Ученые определили основную версию происхождения Земли
https://ria.ru/20181207/1547581979.html
Ученые определили основную версию происхождения Земли
Ученые определили основную версию происхождения Земли — РИА Новости, 07.12.2018
Ученые определили основную версию происхождения Земли
РИА Новости, 07.12.2018
2018-12-07T11:32
2018-12-07T11:32
2018-12-07T11:32
наука
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdnn21.img.ria.ru/images/151762/24/1517622483_0:161:1600:1061_1920x0_80_0_0_391df78027928de51a7585ac802be894.jpg
МОСКВА, 7 дек — РИА Новости. Исследователи из Калифорнийского университета в Дэйвисе (США) приблизились к пониманию процессов, приведших к формированию Земли, сообщает портал Phys.org.Существуют три основные гипотезы о происхождении нашей планеты. Одна предполагает, что Земля росла сравнительно быстро (от двух до пяти миллионов лет), захватывая необходимые для жизни воду и газы из окружающего молодое Солнце облака.
Чтобы определить этот коэффициент, исследователи изучили образцы подушечной лавы. Эти стекловидные породы формируются при подводных или подледных извержениях. Экспедиция под руководством специалистов из Университета Род-Айленда достала образцы со дна Атлантики, после чего они стали доступными для всех ученых. Исследователи разрушили породы в герметичной камере и проанализировали состав газов, улавливая выбросы чувствительным масс-спектрометром. В результате они получили соотношение изотопов неона для трех гипотез о происхождении Земли. Выяснилось, что коэффициент, соответствующий теории «мантии Земли», выше, чем у «гипотезы планетезималей» и модели «долгого развития».https://ria.ru/20180914/1528512714.html
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2018
РИА Новости
1
5
4.7
96
internet-group@rian. ru
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
1920
1080
true
1920
1440
true
https://cdnn21.img.ria.ru/images/151762/24/1517622483_184:0:1599:1061_1920x0_80_0_0_85fd685aa0d8168f8df469edb1387856.jpg
1920
1920
true
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og. xn--p1ai/awards/
МОСКВА, 7 дек — РИА Новости. Исследователи из Калифорнийского университета в Дэйвисе (США) приблизились к пониманию процессов, приведших к формированию Земли, сообщает портал Phys.org.
Существуют три основные гипотезы о происхождении нашей планеты. Одна предполагает, что Земля росла сравнительно быстро (от двух до пяти миллионов лет), захватывая необходимые для жизни воду и газы из окружающего молодое Солнце облака. В другой говорится о частицах пыли, превратившихся под облучением Солнца в небесные тела — планетезимали, которые и стали источником нужных соединений. Согласно третьей теории Земля развивалась медленно и за счет богатых водой, кислородом и азотом метеоритов.
Mantle neon illuminates Earth’s formation: The Earth formed relatively quickly from the cloud of dust and gas around the Sun, trapping water and gases in the planet’s mantle, according to research published Dec.
— Electric Universe (@Elec_Universe) 5 декабря 2018 г.5 in the journal Nature. Apart from… https://t.co/DP9AOCpYqn pic.twitter.com/B2fkfDtvsR
Чтобы определить, какая из идей наиболее близка к истине, ученые проанализировали соотношение изотопов неона, захваченных мантией Земли во время формирования планеты. Неон — это благородный инертный газ, на который, в отличие от водяного пара, углекислого газа или азота, не влияют химические и биологические процессы. Поэтому он навсегда сохраняет информацию о своем происхождении, отмечает профессор Суджой Мукхопадхай.
Выделяются три изотопа — неон-20, 21 и 22. Все они стабильны и нерадиоактивны, однако неон-21 образуется при радиоактивном распаде урана. Таким образом, количество неона-20 и неона-22 остается неизменным с момента рождения планеты, из чего исследователи делают вывод, что для каждой из трех теорий формирования Земли должно быть характерно собственное соотношение изотопов 20 и 22.
У Солнечной системы появился конкурент
14 сентября 2018, 08:00
Чтобы определить этот коэффициент, исследователи изучили образцы подушечной лавы. Эти стекловидные породы формируются при подводных или подледных извержениях. Экспедиция под руководством специалистов из Университета Род-Айленда достала образцы со дна Атлантики, после чего они стали доступными для всех ученых.
Исследователи разрушили породы в герметичной камере и проанализировали состав газов, улавливая выбросы чувствительным масс-спектрометром. В результате они получили соотношение изотопов неона для трех гипотез о происхождении Земли. Выяснилось, что коэффициент, соответствующий теории «мантии Земли», выше, чем у «гипотезы планетезималей» и модели «долгого развития».
«
«Это четкое указание на то, что в глубокой мантии Земли есть небулярный неон. Учитывая, что он является маркером для других газов, необходимые для жизни вещества — водород, вода, углекислый газ и азот — накапливались одновременно».
Кертис Уильямс (Curtis Williams, UC Davis)
один из авторов исследования
Основную теорию формирования Земли назвали неправдоподобной: почему так произошло
Анастасия Никифорова Новостной редактор
Анастасия Никифорова Новостной редактор
Уже много лет ученые спорят о теории происхождения Земли. Новая работа международной группы ученых может поставить точку в этом вопросе. «Хайтек» рассказывает главное.
Читайте «Хайтек» в
Хотя Земля уже давно детально изучена, на некоторые фундаментальные вопросы ученым еще предстоит ответить. Один из них касается формирования планеты. Международная исследовательская группа, возглавляемая Федеральным институтом технологии Цюриха и Национальным центром компетенций в области исследований планет, предложила ответ на этот вопрос. В своем исследовании ученые использовали компьютерное моделирование и провели несколько лабораторных экспериментов. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Проблема старой теории
Преобладающая теория в астрофизике и космохимии состоит в том, что Земля образовалась из хондритовых астероидов. Это относительно небольшие, простые блоки из камня и металла, которые появились на ранней стадии формирования Солнечной системы. Проблема с этой теорией заключается в том, что никакая смесь этих хондритов не может объяснить точный состав Земли. В ней не так много легких, летучих элементов, таких как водород и гелий, как должно быть.
На протяжении многих лет ученые выдвигали разные гипотезы, которые могут объяснить это несоответствие. Например, считалось, что столкновения объектов, которые позже сформировали Землю, выделяли огромное количество тепла. Это в итоге испарило легкие элементы, оставив планету в ее нынешнем составе.
Однако авторы нового исследования уверены — эти теории становятся неправдоподобными, стоит только измерить изотопный состав различных элементов Земли. Так, у всех изотопов химического элемента есть одинаковое количество протонов, хотя и разное количество нейтронов. Изотопы с меньшим количеством нейтронов легче и, следовательно, должны проще улетучиваться. Если бы теория испарения при нагревании была верна, то на Земле было бы меньше этих легких изотопов, чем в первоначальных хондритах. Но измерения изотопов показывают другую картину.
Новая идея
Динамические модели, с помощью которых ученые моделируют формирование планет, показывают, что планеты в Солнечной системе формировались постепенно. Маленькие зерна со временем превратились в километровые планетезимали, накапливая все больше и больше материала под действием гравитационного притяжения.
Как и хондриты, планетезимали — небольшие космические тела из камня и металла. Но, в отличие от хондритов, они были достаточно нагреты, чтобы дифференцироваться в металлическое ядро и скалистую мантию. Более того, планетезимали, которые образовались в разных областях вокруг молодого Солнца или в разное время, отличаются разным химическим составом.
Вопрос заключался в том, действительно ли случайная комбинация различных планетезималей могла образовать Землю в том составе, о котором известно сегодня.
Проверка теории
Чтобы выяснить это, команда провела компьютерное моделирование. В ходе него тысячи планетезималей столкнулись друг с другом в ранней Солнечной системе. Модели были спроектированы таким образом, чтобы со временем из космических камней появились небесные тела, соответствующие четырем скалистым планетам — Меркурию, Венере, Земле и Марсу.
Исследование показало, что смесь многих различных планетезималей действительно может привести к тому составу Земли, о котором знают ученые.
Как это поможет?
Теперь у планетологов есть механизм, который лучше объясняет образование не только Земли, но и других скалистых планет. Его можно было бы использовать, например, для прогнозирования того, насколько состав Меркурия отличается от состава других скалистых планет. Даже за пределами Солнечной системы.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ТЕОРИЙ ЗЕМЛИ
Современные теории Земли в основном сосредоточены на формировании Вселенной. Процесс формирования Вселенной автоматически обеспечит происхождение Земли. «Современная теория происхождения Земли» также известна как теория большого взрыва. В этой теме будет обсуждаться концепция «современной теории» с «происхождением земли». Теория нестабильности диска также будет обсуждаться для анализа происхождения Земли. «Теория большого взрыва» и «небулярная гипотеза» также будут развивать этот контекст. Несколько часто задаваемых вопросов также будут обсуждаться для лучшего понимания темы.
Современные теории сосредоточены на происхождении или формировании Вселенной. Ранние теории в основном давали информацию о процессе эволюции Земли и планет с другими небесными телами. Современная теория происхождения Земли в основном связана с теорией большого взрыва. Согласно современной теории, все материи вселенной или материи, образующие вселенную, были сконденсированы в крошечной точке. Маленькая точка состоит из малого объема, но имеет бесконечную температуру и бесконечную плотность. Наиболее распространенной современной теорией происхождения Земли является «Теория большого взрыва». Он показывает, как Вселенная вырастает из точки размером с атом, на которой лежит вся Вселенная. Наиболее принятой гипотезой «планетарного образования» является «небулярная гипотеза», и эта гипотеза рассматривает гравитационный коллапс огромного молекулярного облака.
«Теория стабильности диска» объясняет процесс, при котором массивный диск быстро остывает и вызывает образование фрагментов, которые представляют собой самогравитирующие сгустки. Эта теория менее популярна, но все еще является правдоподобным объяснением. Согласно теории, на самых ранних стадиях формирования протопланетного диска происходило быстрое охлаждение порядка орбитального времени. Затем осколки начали конденсироваться и образовывать различные небесные тела и планеты. Эта теория дала краткое объяснение «образования планет», которое может произойти в слишком короткие сроки. Эту теорию также можно использовать для описания присутствия больших планет, состоящих из газов, находящихся близко или, возможно, очень далеко от звезды. Диск может достаточно быстро остыть, чтобы «фрагментироваться» в «орбитальном масштабе». Это возможно только при очень большом «радиусе орбиты».
Теория большого взрыва относительно происхождения Земли «Теория большого взрыва» — самая известная теория происхождения Земли. В 1931 году бельгийские космологи выдвинули теорию большого взрыва. Теория гласит, что вся материя, из которой образовалась Вселенная, осталась в одной точке или месте. Объем этой точки считался меньшим, чем атом, но считалось, что эта точка размером с атом имеет бесконечную плотность и неограниченную температуру. Согласно теории, точка сначала сконденсировалась в единую частицу, а затем снова начала расширяться с огромным взрывом. Взрыв породил туманность, а туманность превратилась в звезды и планеты. Сообщество ученых единодушно считает, что возраст Вселенной составляет около 13,7 миллиардов лет.
Небулярная гипотеза — это теория, основанная на вращающихся облаках пыли, состоящих из легких элементов. Прыгающее облако считается туманностью, а туманность становится солнечной системой и содержит звезды и планеты, вращающиеся вокруг звезд. Согласно устройству Солнечной системы, туманные облака рассеянных частиц развиваются в разных температурных зонах. Температура была очень высокой вблизи центра или вблизи звезд, что позволяло конденсировать металл и силикат до высокой температуры. На большем расстоянии от солнца низкая температура позволяет конденсировать более легкие газы. Разница в температуре привела к тому, что внутренние планеты стали каменистыми, а внешние планеты стали газообразными планетами.
Вышеупомянутая тема посвящена современным теориям происхождения Земли. В этой теме подробно обсуждались концепции различных современных теорий происхождения Земли. «Теория нестабильности диска» также была разработана для понимания формирования планет. В этом контексте анализировалась и «Теория большого взрыва». Также была проанализирована «небулярная гипотеза происхождения Земли». Наконец, несколько часто задаваемых вопросов были обсуждены для лучшего понимания темы.
Как образовалась Земля? | Space
Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.
Формирование Земли остается странной научной загадкой.
Мы живем на планете в солнечной системе с семью другими планетами и на сегодняшний день открыли тысячи экзопланет. Но то, как формируются планеты, подобные Земле, до сих пор остается предметом больших споров.
В настоящее время существуют две основные теории образования планет. Ученые продолжают изучать планеты в нашей Солнечной системе и за ее пределами, пытаясь лучше понять, какая из этих теорий наиболее точно описывает, как сформировалась Солнечная система и ее планеты.
Первой и наиболее широко принятой теорией является модель аккреции ядра, которая хорошо объясняет образование планет земного типа, таких как Земля, но не полностью объясняет существование планет-гигантов. Вторая теория, называемая методом нестабильности диска, может объяснить создание более крупных планет. Эти две ведущие теории объединены теорией аккреции гальки, которая помогает дополнительно объяснить, как могут образовываться разные объекты.
Связанный:
Слои Земли: исследование нашей планеты изнутри и снаружиЧто такое модель аккреции ядра?
Представление художника о солнечной туманности нашей Солнечной системы, облаке газа и пыли, из которого сформировались Земля, Солнце и другие планеты нашей Солнечной системы. (Изображение предоставлено авторским правом на картину Уильяма К. Хартмана, Институт планетологии, Тусон)Приблизительно 4,6 миллиарда лет назад наша Солнечная система была просто облаком пыли и газа, известным как солнечная туманность. Гравитация разрушила материю, когда она начала вращаться, уплотнив материю и сформировав солнце в центре туманности.
Когда солнце начало формироваться, остатки материала начали собираться в комки. Мелкие частицы стягивались, связанные силой тяжести, в более крупные частицы. Солнечный ветер, постоянный поток заряженных частиц, исходящих из верхних слоев атмосферы Солнца, сметал более легкие элементы, такие как водород и гелий.
Это оставило после себя тяжелые каменистые материалы, которые сформировали меньшие земные миры, такие как Земля. А дальше от Солнца солнечный ветер оказывал меньшее влияние на более легкие элементы, что позволяло этим элементам сливаться в газовые гиганты. Этот процесс создал астероиды, кометы, планеты и луны нашей Солнечной системы.
Каменное ядро Земли сформировалось первым, когда тяжелые элементы столкнулись и соединились вместе. Плотный материал опустился к центру протопланеты, а более легкий материал образовал кору. Считается, что магнитное поле Земли, вероятно, сформировалось примерно в это время.
В начале своего развития Земля подверглась удару большого тела, которое выбросило в космос куски мантии молодой планеты. Гравитация собрала многие из этих частей вместе, чтобы сформировать Луну, которая вышла на орбиту вокруг своего создателя.
На изображении этого художника можно увидеть позднюю стадию формирования планет с протопланетами и планетизмами. (Изображение предоставлено Эшли Норрис/Оксфордский университет)Течение мантии под земной корой вызывает тектонику плит, движение больших каменных плит на поверхности планеты. Столкновения и трения породили горы и вулканы, которые начали извергать газы.
Когда Земля сформировалась, на ней почти не было атмосферы. Его атмосфера начала формироваться, когда планета начала остывать, а гравитация захватила газы из земных вулканов.
Несмотря на то, что популяция комет и астероидов, проходящих через внутреннюю часть Солнечной системы, сегодня немногочисленна, их было больше, когда планеты и солнце были молодыми. Столкновения между этими космическими телами, вероятно, осаждали большую часть воды на поверхности Земли.
Наша планета находится в так называемой зоне Златовласки, области, окружающей звезду, достаточно близкой для того, чтобы на поверхности планеты существовала жидкая вода, при этом вода не замерзает и не испаряется. Многие ученые считают, что нахождение в этой зоне и наличие жидкой воды играет ключевую роль в существовании жизни.
При наблюдении за экзопланетами ученые считают, что эта модель аккреции ядра соответствует доминирующему процессу формирования.
Звезды с большим количеством «металлов» — термин, который астрономы используют для обозначения всех химических элементов тяжелее водорода и гелия — в своих ядрах содержат больше планет-гигантов, чем их бедные металлами собратья. По данным НАСА , аккреция ядра предполагает, что небольшие каменистые миры должны быть более распространены, чем более массивные газовые гиганты.
Одним из открытий, которые помогли укрепить легитимность аккреции ядра как объяснения формирования планет, является открытие в 2005 году гигантской планеты с массивным ядром, вращающейся вокруг солнцеподобной звезды HD 149026.
«Это подтверждение аккреции ядра теорию формирования планет и доказательства того, что планет такого типа должно существовать в изобилии», — сказал Грег Генри в пресс-релизе . Генри, астроном из Университета штата Теннесси в Нэшвилле, обнаружил затемнение звезды.
В 2019 году Европейское космическое агентство запустило характерный спутник ExOPlanet (CHEOPS), который был разработан для изучения экзопланет размером от суперземли до Нептуна. С помощью таких и других миссий ученые стремятся изучать далекие миры, чтобы расширить свое понимание того, как, вероятно, сформировались планеты в разных солнечных системах.
«В сценарии аккреции ядра ядро планеты должно достичь критической массы, прежде чем оно сможет безудержно аккрецировать газ», — сказали в команде CHEOPS . «Эта критическая масса зависит от многих физических переменных, среди наиболее важных из которых скорость аккреции планетезималей».
Связанный: Как быстро движется Земля?
Что такое модель нестабильности диска?
В то время как модель аккреции ядра работает для планет земной группы, газовым гигантам необходимо быстро эволюционировать, чтобы захватить значительную массу более легких газов, которые они содержат. Но симуляции с этой моделью не смогли объяснить это быстрое формирование. В этих симуляциях процесс занимает несколько миллионов лет, что дольше, чем легкие газы были доступны в ранней Солнечной системе.
Но модель аккреции ядра — не единственное объяснение того, как могли возникнуть планеты.
Согласно более новой теории, нестабильность диска, сгустки пыли и газа связываются вместе в начале существования Солнечной системы. Со временем эти комки могут медленно сжиматься в гигантскую планету. Эти планеты могут формироваться быстрее, чем те, которые формируются в рамках объяснения аккреции ядра, иногда всего за тысячу лет, что позволяет им улавливать быстро исчезающие более легкие газы. Эти планеты также быстро достигают массы, стабилизирующей орбиту, что удерживает их от марша смерти к солнцу.
По словам экзопланетного астронома Пола Уилсона , если нестабильность диска доминирует в формировании планет, она должна породить множество миров большого порядка. Четыре планеты-гиганта, вращающиеся на значительных расстояниях вокруг звезды HD 9799, служат доказательством нестабильности диска.
Фомальгаут b , экзопланета с 2000-летней орбитой вокруг своей звезды, может служить примером мира, образованного в результате нестабильности диска, хотя планета также могла быть выброшена из-за взаимодействия с соседями. .
Что такое нарастание гальки?
Визуализация пылевого диска, вращающегося вокруг молодой звезды. (Изображение предоставлено NASA/JPL-Caltech)Модель нестабильности диска противоречит модели аккреции ядра со временем; в частности, как быстро массивным газовым гигантам придется захватывать более легкие компоненты. Но другая, недавняя модель, известная как аккреция гальки, также помогает заполнить этот объяснительный пробел.
В этой модели исследователи показали, как более мелкие объекты размером с гальку могли сливаться вместе, образуя планеты-гиганты, в 1000 раз быстрее, чем в других объяснениях.
«Это первая известная нам модель, в которой вы начинаете с довольно простой структуры солнечной туманности, из которой формируются планеты, и заканчиваете системой планет-гигантов, которую мы видим», — Гарольд Левисон, астроном из
Несколькими годами ранее, в 2012 году, исследователи Мишель Ламбрехтс и Андерс Йохансен из Лундского университета в Швеции предположил, что крошечные камешки, однажды списанные со счетов, содержат ключ к быстрому строительству гигантских планет.
«Они показали, что оставшиеся в процессе формирования камешки, которые раньше считались неважными, на самом деле могут стать огромным решением проблемы формирования планет», — сказал Левисон.
Левисон и его команда опирались на это исследование, чтобы более точно смоделировать, как крошечные камешки могут образовывать планеты, наблюдаемые сегодня в галактике. В предыдущих симуляциях как большие, так и средние объекты поглощали своих собратьев размером с гальку с относительно постоянной скоростью, но симуляции Левисона показывают, что более крупные объекты действовали скорее как хулиганы, выхватывая камешки из масс среднего размера, чтобы расти с гораздо большей скоростью. более быстрый темп.
«Теперь более крупные объекты имеют тенденцию рассеивать более мелкие в большей степени, чем более мелкие рассеивают их обратно, поэтому более мелкие в конечном итоге выбрасываются из галечного диска», — сказала соавтор исследования Кэтрин Кретке, также из SwRI. .com. «Более крупный парень в основном издевается над меньшим, чтобы они могли сами съесть все камешки, и они могли продолжать расти, формируя ядра планет-гигантов».
По мере того, как ученые продолжают изучать планеты внутри и за пределами Солнечной системы, они будут лучше понимать, как сформировались Земля и ее собратья.
Дополнительные ресурсы
- Посетите центр НАСА, чтобы понять Землю как планету.
- Изучите доступные для детей ресурсы НАСА для изучения Земли.
- Просмотрите центр НАСА для понимания экзопланет.
Следуйте за нами по телефону @Spacedotcom , Facebook или Google+ .
Эта статья была обновлена 5 января 2022 г. старшим автором Space.com Челси Год
Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].
Нола Тейлор Тиллман — автор статей для Space.com. Она любит все, что связано с космосом и астрономией, и наслаждается возможностью узнать больше.