Zemės planetos kilmė ir raida

Zemės pluta, arba litosfera

Manoma, kad Zemės amzius yra apie 4,5 mlrd. metų, tačiau nelabai aisku, kaip susidarė mūsų planeta ir visa Saulės sistema. Teorija, kaupiantis zinioms apie Saulės sistemą, nuolat kinta.

Pagrindiniai sios teorijos teiginiai pagrįsti tuo, kad visa Saulės sistema - Zemė, kitos planetos ir Saulė - susidarė vienu metu ir vieningai. Tai nėra unikalu ir nepaprasta, panasūs procesai Visatoje vyksta ir dabar. Pradinė medziaga, is kurios susidarė Saulės sistema, buvo ūkas - didziulis besisukantis disko formos debesis, sudarytas is saltų dujų ir dulkių. Sitai masei tankėjant, issiskyrė tankesni centrai, kurie ilgainiui virto Saule ir planetomis. Z 232i87c emės skersmuo, kuris dabar yra 13400 km, tada buvo keleto milijonų kilometrų, todėl dalelės buvo nutolusios viena nuo kitos. Ilgainiui jos, veikiamos Saulės jėgos, artėjo viena prie kitos, vis dazniau susidurdamos ir netekdamos energijos. Stambiausios dalelės kaip krusa "krito" sutankėjusio centro kryptimi ir dėl gravitacinio traukimosi issiskyrė tiek silumos, kad masė staigiai tankėjo ir virto kietu kūnu.

Kieto pavidalo Zemė is pradzių buvo labai karsta. Manoma, kad gelezies dalelės, įeinančios į jaunos, karstos ir tankėjančios Zemės sudėtį, lydėsi į sunkius laselius, kurie judėjo Zemės centro link. Ten kaupėsi gelezis ir kiti mineralai, is kurių susidarė dabartinis (metalinis) Zemės branduolys.

Lengvesnės, ne taip "giliai" nukritusios, dalelės sudarė storą sluoksnį, gaubiantį sunkų branduolį. Sis sluoksnis buvo panasesnis į akmeninį negu metalinį, jį sudarė silikatų mineralai. Taip susidarė Zemės dalis, kuri vadinama mantija.

Storas silikatų sluoksnis, nelabai laidus silumai, stabdė (ir dabar stabdo) silumos issiskyrimą is įkaitusios vidinės Zemės dalies. Nors mantijos temperatūra pasidarė auksta, gilumoje ji neissilydė, nes ją labai suslėgė auksčiau susidariusios storymės. Tačiau mantijos virsutinės (arba isorinės) dalies, kur buvo plonesnis ją dengiančių uolienų sluoksnis ir mazesnis slėgis, uolienos is dalies lydėsi. Tiesa, lydėsi mineralai, turintys zemiausią lydymosi taską, t.y. lydymasis buvo atrankinis. Taip ir susidarė magma. Ji formavosi tik is kai kurių aplinkinių mineralų, todėl sudėtimi skyrėsi nuo pradinės uolienos, buvo panasi į bazaltų sluoksnį, siek tiek lengvesnė uz aplinkinę neissilydziusią uolieną.

Lengvesnės bazaltinės magmos masės turėjo tendenciją lėtai kilti. Tokių masių zidinių buvo labai daug. Pamazu sios masės pasiekdavo Zemės pavirsių, kur temperatūra buvo zemesnė, ir ten auso, stingo. Taip ilgainiui formavosi Zemės pluta, sudaryta is bazaltų.

Taigi bazaltinė pluta yra atrankinio lydymosi produktas, sudėtimi ji siek tiek skiriasi nuo mantijos. Atrankinis pirminių kalnų uolienų kai kurių komponentų lydymasis, matyt, buvo lėto pirminės magmos diferencijavimosi pradzia ir kalnų uolienų, sudarančių Zemės plutą, formavimasis. Po to prasidėjo cheminis dūlėjimas, dar vėliau susidarė granitinės uolienos, lengvesnės uz bazaltą. Visi sie trys procesai tęsiasi iki siol.

Atmosfera ir hidrosfera

Iki siol buvo dėstoma isorinės litosferos dalies formavimosi teorija. O kaip atsirado atmosfera ir hidrosfera? Nors is pirmo zvilgsnio tai atrodys ir keistoka, bet sie du judrūs Zemės apvalkalai susidarė taip pat kaip ir kieta pluta, t.y. kylant į Zemės pavirsių magmai. Bet kuri magma turi dujų. Auksčiau minėta, kad vietomis magma susidarė is issilydziusios aukstoje gelmių temperatūroje uolienos. Lydydamiesi kai kurie mineralai susiskaldė į sudėtinius cheminius elementus. Sis procesas skyrėsi nuo mineralų kristalų rūsiavimosi pagal masę. Medziagos skilo veikiamos temperatūros, slėgio ir magmos chemiskai aktyvios aplinkos. Be kitų medziagų, taip issiskyrė vandenilis (H₂), azotas (N₂), anglies monoksidas (CO), anglies dioksidas (CO₂) ir vanduo (H₂O). Kylanti magma sias medziagas isnesė į pavirsių, kur jos issiskyrė. Taip pradėjo formuotis Zemės atmosfera, kuri is pradzių buvo visa vulkaninės kilmės. Ją sudarė metanas, vandens garai, amoniakas, vandenilis, azotas ar galbūt siek tiek joje buvo anglies monoksido bei dioksido. Tų pačių elementų ir medziagų yra dujose, issiskiriančiose is dabartinių ugnikalnių. Pirminė atmosfera daugiausia skyrėsi nuo dabartinės tuo, kad joje visas deguonis įėjo į įvairių cheminių junginių sudėtį, laisvo jo nebuvo. Tai svarbus faktas, nes nuo laisvojo deguonies kiekio atmosferoje priklauso gyvosios medziagos egzistavimas.

Nesunku suprasti, kad hidrosfera susidarė is atmosferos, kurioje susikaupė daug vandens garų is veikiančių ugnikalnių. Vandens garai kondensavosi ir iskrisdavo krituliais. Lietaus vanduo nutekėdavo srautais, kurie įtekėdavo į ezerus, esančius zemesnėse Zemės pavirsiaus vietose. Ezerai didėdavo, susiliedavo sudarydami vandenyną. Taip prasidėjo vandens apytaka.

Kontaktuojant turinčiai anglies dioksido ir vandens atmosferai su jaunomis į Zemės pavirsių iseinančiomis bazaltinėmis uolienomis, turėjo prasidėti jų dūlėjimas. Vandens srautai dūlėjimo produktus, uolienų daleles ir istirpusias medziagas nesė į naujus ezerus. Sausumos pavirsiuje besiplečiančiuose vandens telkiniuose tirpdavo druska (tiksliau daug druskų). Taip gimė vandenynai, sūrėjo jūros vanduo, koks yra dabar.

Tokia įvykių seka atrodo įtikima, nes gerai atitinka mūsų zinias apie Zemę, tačiau tai nevisiskai pagrįsta teorija. Be to, labai nedaug zinoma apie tai, kiek laiko truko, kol atmosfera ir pasaulio vandenynas įgijo dabartinę sudėtį ir didumą. Manoma, kad per paskutinį pusmilijardį arba milijardą metų sių judrių apvalkalų sudėtis is esmės nepakito.

Taigi teisingiausia būtų manyti, kad sudėtines Zemės plutos dalis kūrė vulkanai, kartu uolienoms dūlėjant, grimztant ir pakartotinai issilydant Zemės gelmėse. Gal būt sudėtinės atmosferos ir hidrosferos dalys pamazu "garavo" is karstų Zemės gelmių. Jos kilo į virsų pavidalu dujų, kurios buvo istirpusios aukstyn besiverziančioje magmoje, ir issiskyrė verziantis ugnikalniams. Tokia pernasa aukstyn prasidėjo ankstyvaisiais Zemės istorijos etapais ir tęsiasi iki dabar, nes nuolat "naujas" vanduo verziasi į zemės pavirsių. Dabar didesnė dalis ugnikalnių ismetamo vandens yra "senas", daug kartų padaręs apytakos ratą ir įkaitęs Zemės gilumoje dėl vulkaninių procesų. Jeigu nors pusė procento ismetamo ugnikalnių vandens yra "naujas", tai, tokiu greičiu kaupiantis vandeniui Zemės pavirsiuje, visa hidrosfera, įskaitant pasaulinį vandenyną ir visą kitą vandenį, galėjo susidaryti per keturis milijardus metų.

Sią Zemės plutos, vandens ir dujų apvalkalo kilmės teoriją paaiskina aktualumo principas, pagal kurį vyksta visi geologiniai procesai. Todėl galima sakyti, kad net seniausiais laikais veikė tokie patys procesai kaip ir dabar, ir jie savybėmis beveik nesiskyrė nuo siuolaikinių.

Mėnulis

Sio dangaus kūno ypatybės ir istorija panasi į mūsų sukurtą Zemės kilmės teoriją. Gauti pagal programą "Apolonas" (nuo 1960 m.) duomenys apie Mėnulį kol kas nepriestarauja mūsų sukurtai Zemės istorijai, pagrįstai geologijos duomenimis. Matyt, Mėnulis, labai maza Saulės sistemos dalis, susidarė taip pat kaip ir Zemė, ir nepriklausomai nuo Zemės. Tikriausiai jo isorinė dalis kazkada beveik issilydė. Ten rastos uolienos daugiausia yra tamsios spalvos, magminės, maziau aptikta bazaltinių ir panasių į gabrą uolienų. Tai rodo, kad vėstant lengvesni komponentai kilo į pavirsių, o sunkesni tuo metu leidosi zemyn. Manoma, kad is dalies tai vyko ir susidarant Zemės plutai.

Toks būtų Mėnulio ir Zemės panasumas. Mėnulį dengia 1,5 - 3 m sluoksnis medziagos, vadinamos "Mėnulio dulkėmis". Mokslininkai ją vadina mėnulio regolitu. Jį sudaro zemiau gulinčių gimtų uolienų mechaninio ardymo produktai. Mechaniskai uolienos iro ne dėl fizinio dūlėjimo, kaip Zemėje, jos smulkėjo krintant į Mėnulio pavirsių įvairaus didumo meteoritams. Kai kurie is jų buvo labai dideli ir nuo jų smūgių galėjo susidaryti Mėnulio krateriai. Meteoritų patenka ir į Zemės atmosferą, kasdien maziausiai po 20 milijonų. Tačiau dauguma jų labai mazi ir "sudega" - issilydo - dėl trinties su Zemės atmosfera. Retkarčiais stambūs meteoritai pasiekia Zemės pavirsių ir israusia kraterį.

Mėnulio dulkės - regolitas - neturi jokių cheminio dūlėjimo pozymių, kurie būdingi Zemės uolienų dangai. Taip yra dėl to, kad Mėnulyje, kitaip negu Zemėje, nėra atmosferos ir hidrosferos. Kodėl? Zemė yra didelės masės kūnas ir pritraukia savo apvalkalą - atmosferą. O Mėnulio masė sudaro tik 0,012 dalį Zemės masės, ir jos nepakanka laikyti pritraukus kurias nors is dujų. Dėl to Mėnulio pavirsiuje nevyksta cheminis dūlėjimas.