Коли земля була маленькою
Коли Земля була маленькою. Розширюється планета і стискає фауна
Такі звичні для нас речі, як швидкість обертання Землі навколо своєї осі, розташування її магнітних полюсів або величина, що відбиває, - альбедо - досить сильно змінювалися протягом геологічної історії. Можливо, і діаметр нашої планети не завжди був таким, як сьогодні?
Про те, як це могло відбитися на тварин, населявщіх Землю в минулому, і як вплинуло на сучасну фауну, PaleoNews розповідає головний науковий співробітник Інституту біології моря ім. А.В. Жирмунський Далекосхідного відділення української академії наук (ІБМ ДВО РАН) доктор біологічних наук, професор Анатолій Леонідович Дроздов.
- Багато вимерлі в ранні геологічні епохи тварини сьогодні не змогли б жити на Землі через фізичних обмежень. Якби гігантські мезозойські сухопутні динозаври мали характеристики матеріалу кісток і м'язів сучасних тварин, то вони просто були б розчавлені власною вагою. Протягом останніх 150 млн років триває експоненціальне зниження максимальних мас наземних тварин. За допомогою математичної обробки методом найменших квадратів вдалося визначити параметри цієї експоненти, а за допомогою теорії розмірностей - зв'язати зміна граничної маси зі зміною прискорення вільного падіння g. Єдиним фізичним процесом, здатним пояснити цю ситуацію, є накопичення великих мас космічного речовини - дрібних метеоритів і пилу - на поверхні Землі, а єдиною несуперечливої моделлю - гіпотеза розширюється Землі.
За нашими оцінками, за останні 150-200 млн років розміри Землі збільшилися в 2,08 рази, що добре узгоджується з віком і сучасної площею океанічної кори. При зменшенні сучасних розмірів Землі в два рази все блоки континентальної кори стикуються в єдиний безперервний літосферних масив з невеликим «вікном» древньої океанічної кори віком майже 280 млн років, яке відповідає сучасному Східному Середземномор'ї.
Історія органічного світу демонструє три вала наростання біологічного різноманіття: раннекембрійскій, Среднеордовікская і мезо-кайнозойської і, по крайней мере, п'яти періодів масових вимирань біоти: Позднеордовікская, позднедевонского, пермському-тріасового і мело-палеогенового.
Збільшення біорізноманіття, по-перше, є наслідком збільшення диференціації всередині спільнот. Наприклад, спільноти коралових рифів площею близько 10 кв. км в кембрії містили 25-65 видів тварин, в девоні - до 400, в юре - до 1000, а сучасні рифи тієї ж площі налічують до 5000 видів. По-друге, збільшується число спільнот в біосфері. Так, в ордовике в порівнянні з кембрієм з'явилися нові глибоководні спільноти, а також співтовариства твердих грунтів і більш різноманітні спільноти товщі води. Внаслідок цього розмаїття ордовикского періоду зросла в три рази в порівнянні з кембрійських. І нарешті, по-третє, відбувається постійне зростання кількості провінцій з різноманітними флорамі і фауни. Зростанню біорізноманіття сприяє також збільшення часу існування таксонів. У кембрії пологи існували близько 18,6 млн років, а в кайнозої - 136,1-151,5 млн років. Мабуть, є й інші механізми наростання біологічного різноманіття, до яких можна віднести і збільшення розмірів Землі.
Земля являє собою кулясте тіло радіусом близько 6370 кілометрів, стисле з полюсів. Зовні вона покрита твердою оболонкою - літосферою, яка включає в себе земну кору і верхню частину мантії, а всередині заповнена розплавленої полужидкой магмою. Літосфера має товщину від нульової в серединних океанічних жолобах, до 100 км на краях океанів і до 400 км в деяких місцях континентів. Найбільша глибина пробуреної Кольської свердловини 12262 м. Порівнянна з нею і глибина свердловини, пробуреної в шахтах Південної Африки.
Літосфера складається з відокремлених блоків - літосферних плит. Колись вони утворювали один суперконтинент - Пангеї. Причина поділу Пангеї на два суперконтиненту, а їх, у свою чергу, на шість сучасних континентів, довгий час була пов'язана з гіпотезою дрейфу континентів. У недавні часи поширилася гіпотеза, що Пангея розкололася на Лавразию і Гондвану через розширення Землі, яке досягло деякого критичного рівня. Пізніше також стався розкол обох суперконтинентів. Материки не дрейф, як би плаваючи по рідкій магмі центру Землі, вони віддаляються один від одного на розтягується поверхні земної кулі.
У зв'язку зі збільшенням маси швидкість росту Землі з плином часу зростає, і в даний час вона набагато перевершує швидкості росту при народженні.
Крім космічного пилу на Землю випадає велика кількість метеоритів, розміри яких варіюють від декількох міліметрів до декількох метрів і ваги в десятки тонн. Щорічно 5-6 метеоритів розміром 10 см і більше спостерігають при падінні і знаходять ще теплими. Більша ж частина метеоритів залишається нікому невідомої, тим не менш, в колекціях зібрано кілька тисяч метеоритів. Особливо "метеоритними місцями" є Антарктида і Арктика. Там їх збирають в кошики, як гриби. Цікаво було свого часу спостерігати за пасажирами літаків, що літають на Арктичні полярні станції для постачання або зміни експедицій. Серед пасажирів знаходилося два-три "грибника". У чоботях, в кожушках овчинних, з тонкою паличкою в руках і плетеними кошиками. Летіли вони збирати свіжі метеорити, добре помітні на найчистіших арктичних снігах.
Позаземне походження метеоритів твердо встановлюється на основі вивчення їх хімічного і мінералогічного складу. Метеорити складаються в основному з силікатних матеріалів або залізо-нікелевих сплавів: 92% з них - кам'яні, 6% - залізні, 2% - залізокам'яні.
Слід припустити, що космічний матеріал повинен рівномірно розподілятися по Землі. Однак наша планета на 72% покрита Світовим океаном. На суші прісноводних водойм (річок, озер, боліт та ін.) Ще до 3-5%. Випадає на поверхню космічне речовина за рахунок гідрологічного циклу виноситься в океан у вигляді донних опадів і в результаті субдукції може занурюватися в мантію, а почасти брати участь в геологічному формуванні континентальних околиць. При цьому повинні одночасно збільшуватися і маса і розміри Землі.
У міру свого "стaренія" через збільшення маси Земля все сильніше притягує космічне речовина і швидкість її розширення збільшується. Поступове розширення Землі і збільшення її маси призводять до збільшення напруги в земній корі, які знімаються її радикальними перебудовами. Періоди поступового засипання всієї земної космічної пилом змінюються періодами збільшення тектогенеза - епохами землетрусів, вулканізму і горотворення. Крім того треба враховувати наявність плюмов - гарячих мантійних потоків, що рухаються незалежно від конвективних течій в мантії.
Для біосфери такі періоди є катастрофами, які призводять до радикальних змін земної біоти, її видового складу, темпів еволюції, розселення по Землі.
Наприклад, енергія, що вибухнув в 1815 році на острові Сумбава в Індонезії вулкана Тамбора становила 10 в 20 ступені Дж, що можна порівняти з мільйоном атомних бомб, рівних по потужності тієї, що була підірвана в 1945 році в Хіросімі. Через півроку в атмосферу було викинуто і розсіялася по всій Землі, за різними оцінками, від 40 до 150 кубічних кілометрів попелу, піску і пилу, просочених димом. Художники-імпресіоністи захоплювалися барвистими заходами, але пилові хмари закривали Сонце, що призвело до похолодання. Наступний після виверження 1816 рік відомий в Європі як рік без весни і літа, хоча середня температура впала менше, ніж на один градус Цельсія. Англійці назвали цей рік Eighteen Hundred and Froze to Death - "тисяча вісімсот до смерті морозний". Зернові не зійшли, тварини страждали від голоду. Це посилювало і так несприятливу кліматичну ситуацію в північній півкулі, де все ще тривав "малий льодовиковий період", що тривав з середини XIV до середини XIX століття.
В даний час гіпотеза "розширюється Землі" добре пояснює факт збільшення площі суші з докембрію по теперішній час. У період виникнення життя на Землі її було значно менша, ніж сьогодні, поверхня планети, мабуть, була майже повністю покрита водою, будучи як би одним величезним, але щодо мілководним океаном. Після виходу рослин на сушу їх еволюція йшла по шляху пристосування до все зростаючої в планетарному масштабі аридности клімату і все збільшується яскравості сонячного світла на поверхні Землі. Це можна пов'язати з прогресуючим збільшенням земної поверхні. Передбачувані на основі гіпотези розширюється Землі зміни земної поверхні з упевненістю вели до все більшої континентальності клімату і прогресуючого иссушению формуються континентів.
Завершимо знайомство з гіпотезою розширюється Землі наступним спостереженням: сучасні дослідження симетричності порід за віком і залишковим магнетизму по обидва боки серединної океанічної западини, що йде по дну Атлантичного, Індійського і Тихого океанів, переконливо свідчать про експансію океанічного дна. Вік прибережних порід становить близько 200 млн. Років, а в міру наближення до серединної океанічної западині він зменшується і досягає нуля на дні цієї западини. Можливо, ця експансія океанічного дна є наслідком розширення Землі.