31.12.2015-01:04:00   |   Dušan Valent
#Zem
#Pravek
#Kuriozity

Čierny svet

Zobrazenia Zeme krátko po jej vzniku – teda pred asi 4,5 miliardami rokov - obvykle ukazujú červenú, žeravú guľu. V skutočnosti sa na tekutej povrchovej tavenine rýchlo vytvorila tenká, čierna vrstva utuhnutej hmoty. Pri pohľade z vesmíru tak dnešná Modrá planéta vyzerala ako čierna guľa pretkávaná svetločervenými puklinami, kde na povrch vystupovala čerstvá tavenina.




-


Zem a Mesiac pred asi 4,5 miliardami rokov


Gigantický Mesiac na oblohe

Náš vesmírny spoločník je „riedky“. Tvoria ho pomerne ľahké horniny a chýba mu veľké kovové jadro. Nízka priemerná hustota, Zemi podobné typy prítomných hornín a ich izotopové zloženie, to všetko spolu s ďalšími zisteniami naznačuje, že teleso vzniklo z hmoty vyvrhnutej po zrážke vznikajúcej Zeme s inou protoplanétou, zrejme väčšou ako Mars (niekedy sa nazýva Theia) pred zhruba 4,4 až 4,45 (nie 4,56 ako sa donedávna myslelo) miliardami rokov. Podľa počítačových modelov tohto scenára sa Mesiac pôvodne nachádzal oveľa bližšie k Zemi. Obiehal iba asi 24-tisíc kilometrov nad jej povrchom – dnes je to zhruba 380-tisíc kilometrov. Na oblohe vyzeral asi 250-násobne väčší ako v súčasnosti!

Žeravý dážď

Zrážka, po ktorej vznikol z odvrhnutého materiálu zemského plášťa Mesiac, spôsobila roztavenie, dokonca odparenie rozsiahlych území oboch telies. Vznikajúcu Zem potom niekoľko tisícročí zahaľovala atmosféra zo skalnej pary. Postupne sa z nej vyzrážali guličky horninovej hmoty – dalo by sa povedať, že pršali žeravé skaly!

Moria takmer od počiatku
Podľa rozšírenej predstavy bol povrch Zeme prvých päťsto miliónov rokov žeravý, tvorený akýmsi oceánom magmy. Chemické vlastnosti najstarších kryštálov zirkónu, ktorý dokáže odolať aj zvetrávaniu alebo pretaveniu okolitých hornín, však ukazujú, že zemská kôra a aj oceány existovali už 100 miliónov rokov po vzniku Zeme.



Krátky deň

Vzďaľovanie Mesiaca od Zeme rýchlosťou asi 4 centimetre za rok spôsobuje spomaľovanie otáčania Zeme okolo vlastnej osi. Deň trvá čoraz dlhšie. V minulosti, keď obiehal Mesiac bližšie, by sme mali očakávať kratšie dni. Tento predpoklad potvrdzujú napr. prírastkové čiary na schránkach niektorých koralov. Ich ukladanie odráža kratučké denné ako aj dlhšie ročné cykly. Dnešným koralom na schránke napočítate 365 prírastkových čiar, tým spred 400 miliónov rokov o 35 viac. V ešte skoršom praveku síce koraly nežili, k dispozícii však máme tzv. prílivové rytmity, jemne zvrstvené sedimenty odrážajúce denné (resp. diurnálne) ako aj ročné cykly usádzania. 900 miliónov rokov staré prílivové rytmity z Veľkého cottonwoodskeho kaňonu napríklad prezrádzajú, že deň trval 18,9 hodiny, pričom rok mal 464 dní. A ešte skôr? Predpokladá sa, že pred 4,5 miliardami rokov trval deň päť hodín, kým v čase predpokladaného vzniku života, pred 3,8 až 4 miliardami rokov, čosi vyše osem.

Kilometrový príliv


-



-

Tiaž Mesiaca vplývajúca na vodný obal Zeme vyvoláva príliv a odliv. Tieto pohyby morí a oceánov boli v čase, keď Mesiac obiehal tesne pri Zemi, oveľa výraznejšie. Najmladšie zemské oceány sa pred 4,4 miliardami rokov vzdúvali prinajmenšom o kilometer. Keďže bol deň iba päťhodinový, viac ako kilometrová prílivová vlna sa regiónmi Zeme prehnala každých 150 minút. Pred tromi miliardami rokov stále dosahovala úctyhodných 300 metrov.


Takmer 2 miliardy rokov bez kontinentov


-

Kontinenty tu v podobe, v akej ich vidíme dnes, neboli odjakživa. Vznikali miliardy rokov postupným diferencovaním ľahších minerálov z magmy a ich hromadením. Pred 3,7 miliardami rokov napríklad tvorila kontinentálna kôra v podobe roztratených fliačkov iba asi 3 % povrchu celej zemskej kôry, pred 3 miliardami rokov to bolo stále iba 7 %. Superkontinent Ur (jeho fragmenty sa nachádzajú na Madagaskare, v Austrálii a Indii), v ktorom sa pred vyše 3 miliardami rokov zhromaždila takmer všetka kontinentálna hmota Zeme, bol napríklad veľký asi ako Austrália.

Oceánsky svet

Aj to málo kontinentálnej kôry, ktoré existovalo, pred 3 - 4 miliardami rokov, s najväčšou pravdepodobnosťou schovával celosvetový oceán. Iba veľmi ojedinele – napríklad počas odlivu – z neho vytŕčali vulkanické ostrovy. Tento praoceán obsahoval aj vodu dnes viazanú v mineráloch kontinentálnych hornín ( fliačkov kontinentálnej kôry bolo pramálo, pričom kontinenty ako také neexistovali), čo by znamenalo, že obsahoval o 10 - 30 % viac vody ako všetky dnešné oceány dokopy.



Zároveň netreba zabúdať na ďalšie zdroje, napr. vodu, na vytvorení ktorej sa podieľal vodík neskôr stratený do vesmíru a obrovské množstvá vody, viazané na horniny zemského plášťa. Minerály zemských hlbín dnes obsahujú podľa všetkého niekoľkonásobne viac vody ako povrch Zeme. Je pravdepodobné, že táto voda sa pôvodne nachádzala na povrchu a do hlbín sa dostala s podsúvaním (subdukciou) vodou nasiaknutého oceánskeho dna**. Tento proces je zdanlivo pomalý a neefektívny, no treba uvážiť, že trvá miliardy rokov. A v čase, keď sa platňová tektonika začala uplatňovať – niekedy pred tromi miliardami rokov – hnalo horúcejšie vnútro Zeme horizontálne pohyby kôrových blokov až 10-násobne rýchlejšie ako dnes (prvotné kontinenty sa presúvali rýchlosťou takmer štvrť metra ročne!). Ak voda minerálov zemského plášťa skutočne pochádza z povrchu, prvotný zemský oceán musel dosahovať hĺbku viac ako 30 kilometrov.

Okamžité spálenie

V atmosfére mladej Zeme by ste voľný kyslík hľadali márne. Tvoril ju zväčša dusík a oxid uhličitý*. Nielenže by ste sa pri potenciálnej prechádzke zadusili, žiaden voľný kyslík znamená absenciu ozónovej vrstvy – ozón nepredstavuje nič iné ako trojatómovú molekulu kyslíka. Na povrchu Zeme pred 4 či 3 miliardami rokov by ste sa bez ozónovej vrstvy, ktorá chráni život na pevnine pred ultrafialovým žiarením, spálili tisíckrát rýchlejšie ako dnes.



Bombardovanie z vesmíru

Na Zemi čosi úplne zničilo prakticky všetky horniny staršie ako 3,8 miliardy rokov. Z tejto skutočnosti ako aj hustoty a veku mesačných kráterov vyplýva, že vnútorné planéty slnečnej sústavy zažili v počiatkoch svojej existencie fázu bombardovania asteroidmi. Presnejšie, ako sa nedávno podarilo zistiť, dve fázy. Prvá fáza kozmického bombardovania sa odohrala pred asi 4,5 až 4,3 - 4,2 miliardami rokov. Kozmické telesá, niektoré veľké ako trpasličie planéty Vesta (500 km v priemere) a Ceres (1000 km v priemere), postupne zasiahli každý centimeter povrchu a pretavili každý centimeter zemskej kôry. Do ovzdušia vymrštili aj skalné vrstvy z hĺbky 20 km!


-



Peklo sa vracalo viac ako miliardu rokov

Druhá fáza kozmického ostreľovania asteroidmi, známa aj ako neskoré veľké bombardovanie, sa začala pred asi 4,1 miliardami rokov. Kým za posledné geologické obdobia triafali desaťkilometrové asteroidy Zem raz za približne 80 miliónov rokov, v tomto období dopadali každých 10-tisíc rokov! Podľa nedávnych zistení sa druhá fáza vesmírneho bombardovania neskončila náhle ale pozvoľne. V Južnej Afrike objavené vrstvy sférul, čo sú skalné guličky, ktoré sa vyzrážali z mrakov tvorených odparenými skalami, totiž svedčia o dopade štyroch asteroidov s veľkosťou až 70 kilometrov ešte pred 3,5 až 3,2 miliardami rokov. Takéto dopady by vyvolali cunami schopné obehnúť okolo celej planéty a zohriali by atmosféru na stovky stupňov Celzia.

Hnedý svet


-


Ako sme videli, Zem by nám pred 3,8 miliardami rokov pripadala tak cudzia ako ľubovoľná extrasolárna planéta. Žiadne kontinenty, obrovský mesiac, kratučký deň, mega-prílivy, žiaden voľný kyslík, hlbočizný celosvetový oceán... a kozmické armagedony prakticky na dennom poriadku. A to stále nie je všetko. V atmosfére sa nachádzalo sto- až tisícnásobne viac oxidu uhličitého. Plynný obal našej planéty bol taktiež bohatý na metán a vodnú paru. Kvôli tomuto zloženiu by potenciálny pozorovateľ nevidel modré nebesá. Obloha bola oranžová až tehlovo červená. Kvôli odlišnému chemizmu mal inú farbu aj oceán. Sfarbený bol do hneda.




-



Geológia takto zároveň napomína umelcov, ktorí zobrazujú (potenciálne) oceánske exoplanéty ako modré svety, aby radšej siahli po hnedej farbe. Za zmenu chemizmu zemskej atmosféry a oceánov, kvôli ktorej je naša planéta prezývaná modrou planétou, totiž vďačíme predovšetkým činnosti fotosyntetizujúcich organizmov.

-

Poznámky:
* išlo o druhotnú atmosféru Zeme, ktorá vznikla nahromadením plynov unikajúcich z jej vnútra, prvotná atmosféra našej planéty sa udržala veľmi krátko, pretože zrejme pozostávala z veľmi ľahkých plynov ako je vodík a hélium, ktoré unikli do vesmíru
** tento proces trvá dodnes, do istej miery ho však kompenzuje sopečná činnosť, pri ktorej sa do atmosféry dostáva množstvo vodnej pary

Zdroje:
Haack, H. a kol. (2014): Origins - Formation of the Universe, Solar System, Earth and Life. Séria prednášok na Coursarea.
Hazen, R. M. (2013): The Story of Earth: The First 4.5 Billion Years, from Stardust to Living Planet. Penguin Books.
Marchi, S. a kol. (2014) Widespread mixing and burial of Earth’s Hadean crust by asteroid impacts, Nature 511, pp. 578–582.
Selley, R., Cocks, L. R. M., Plimer, I. R. (2004): Encyclopedia of Geology. Elsevier.
Sleep, N. D., Lowe D. R. (2014) “Physics of crustal fracturing and chert dike formation triggered by asteroid impact, ~3.26 Ga, Barberton greenstone belt, South Africa” Geochemistry, Geophysics, Geosystems, publikované online
Ward, P. a Kirschvink, J. (2015): A New History of Life. Bloomsbury Press

Obrázky: Andrew Buck, ecoturismoaventura.com.br, Anynobody, lunarmeteoritehunters.blogspot.com, minedivision112.com, NASA
Páčia sa Vám naše články? Podporte nás

Zdieľajte článok






Za podporu ďakujeme

Pridať e-mail