Энергетика тектоногенеза Земли

1) Вклад галактических воздействий в энергетику тектогенеза

Современные геодинамические явления, связанные с движением литосферных плит, горообразованием, вулканической и сейсмической деятельностью Земли представляют собой весьма энергозатратные процессы. Еще недавно основным поставщиком этой энергии считалась глубинная дифференциация недр планеты, а также распад радиоактивных изотопов, присутствующих в породах, включая земное ядро.

Известно, что для объяснения наблюдаемого геотермального потока Земля должна ежегодно производить около 10²¹ дж/в год и примерно столько же энергии должно выделяться в земном ядре для генерации геомагнитного поля. Понятно, что связь такого энерговыделения с радиоактивным распадом проблематична. Другим источником эндогенной энергии планеты может вступать приливное воздействие Луны. Его мощность оценивается на уровне 3∙10¹⁹ дж/в год.

Но на Землю еще воздействуют и процессы в галактике. При своем движении в ее просторах Солнце со своими планетами эпизодически пересекает струйные потоки и при этом каждый раз в такие эпохи все планеты подвергаются интенсивным бомбардировкам галактическими кометами, и примерно раз в миллиард лет Солнце взаимодействует с другими звездами галактики, меняя параметры своей орбиты. Все это влияет на Земные процессы.

Геологические данные свидетельствуют, что в историческое время имел место ряд очень крупных событий 3.6; 2.6; 1.65 и 1.05 млрд. лет назад, которые астрофизики трактуют как результат пролета Солнечной системы сквозь звездные облака. В истории Земли эти события выделяются как эпохи самых сильных геологических и биологических катастроф, с которыми связывают наиболее крупные подразделения геохронологической шкалы.

Рассматривается два основных механизмов воздействия звезд:

а) Это скачкообразное изменения направления движения Солнца и его системы в Галактике. Земля при этом может получить большой энергетический импульс (порядка 10³⁵дж) часть которого превращается в тепло земных недр;

б) Это бомбардировка Земли астероидными телами. Наиболее массивное их падение на Землю в эпохи 3.6 и 2.6 млрд. лет назад. В последующие эпохи астероидов было гораздо меньше, но в фанерозое (после эпохи 1.05 млрд. лет) преобладали кометные ливни, которые повторялись циклично с интервалами от 20 до 35 млн. лет. Их могло выпасть до нескольких десятков тысяч и конечно же они привнесли не малую энергию. Однако все крупные импактные кратеры на Земле созданы астероидами с высокой энергией. Расчеты показывают, что например астероид с диаметром в 3.5 км несет кинетическую энергию в 10²² Дж. Такие бомбардировки ранней Земли привели не только к очень сильному разогреву нашей планеты, вплоть до так называемого “магматического океана”, но и способствовали началу образования атмосферы и гидросферы. Бомбардировки продолжались с разной интенсивностью и в последующем, о чем свидетельствуют кратеры, некоторые весьма значительные, на поверхности Земли. Так недавно открытый под льдом кратер Антарктиды кратер имеет диаметр 500 км..

Кратер Чикскулуб на полуострове Юкотан и в Мексиканском заливе имеет диаметр более 180 км. Как предполагают, космическое тело, образовавшее этот кратер, упало около 65 млн. лет тому назад, имело диаметр 10 км и выбросило в атмосферу огромное количество вещества от взрыва, что снизило предельно необходимый уровень Солнечной энергии для фотосинтеза и повлекло массовое вымирание биоты. Около 35.5 млн. лет назад на территории нынешнего Красноярского края упал метеорит, от которого осталась Полигайска впадина (котловина) диаметром в 100 км.

Относительно роли космического фактора в решении проблем тектогенеза сегодня существует два мнения:

1) влияние космоса не определяет динамику твердой Земли, и сводиться лишь к роли спускового механизма, синхронизатора эндогенной активности планеты;

2) космические воздействия в полнее могут быть предложены в качестве альтернативы принятым в геологии взглядам, связывающим причины тектонических процессов с конвекцией мантии Земли.

Все же превалирует мнение, что бомбардировка Земли галактическими телами является более действенным средством поддержания тектонической активности планеты, чем механизм глобальной мантийной конвекции.

С каждым годом в геодинамике открывается все новые явления, указывающие на цикличность, инверсию, упорядоченность тектонических процессов.

2) Земля - как материальная система

Космическая предопределенность становления Земли как планеты жизни обусловлена прежде всего ее зависимостью от Солнца. Солнце ведет свою систему по галактической орбите и в зависимости от периода прохождения апогалактического или перигалоктического секторов соответсвенно увеличивается или уменьшается скорость осевого вращения Земли, а это ведет к функциональным взаимодействиям геосфер, а вслед за этим к экзогенным преобразованиям атмосферы, биосферы, гидросферы, и литосферы.

Земля получает солнечную энергию и развивается как материальная система в сторону увеличения запаса своей внутренней энергии. В конечном итоге появления жизни и разума как стадию ее развития.

Солнце для Земли выполняет защитную функцию: силой гравитации удерживает Землю в своей системе. Различного типа физические поля, создаваемые Солнцем, оберегают нашу планету от излучений космоса.

Здесь есть аналогия с машиной: Солнце – это точка, где сгорает преимущественно водород; Земля - котел; работа машины – это геологические процессы, а космос – холодильник, куда сбрасывается рабочее тело (пар, вода).

Поскольку земля является космическим телом и сосуществует с другими телами многие миллиарды лет, то ее геологическая летопись фиксирует результаты разнообразных космических воздействий. Проиллюстрируем это следующим примером: цикличные изменения скорости вращения Земли в зависимости от “путешествия” Солнечной системы по Галактике приводит к существенному изменению, например, радиус Земли увеличивается на 1/6 относительно своего минимального размера. Ван Хильтен отмечает, что средний радиус в карбоне составляет 5525 км, в перми он уменьшился до 4822 км, а далее пошло увеличение: в триасе до 5300 км, в мелу до 6027 км, сейчас – 6878 км. Эти изменения радиуса Земли очень хорошо согласуются с геологическими пульсациями – к перми планета была максимально сжата, а потом пошло ее расширение. В условиях глобального сжатия планеты закрывались геосинклинали, испытывали блоковое вздымание и в наибольшей степени смыкались “мелкие” континенты, при максимальной регрессии Мирового океана сформировалась Пангея, развилась пермь – карбоновое оледенение. Последующее глобальное расширение в мезозое привело к талассократанному режиму с теплым влажным климатом (киммерийская термо…) но, с неогена началось новое глобальное сжатие.

Волновая природа материального мира отображается в чередовании напряжений растяжения и сжатия, в пол…. активизации Северного и Южного полушарий, инверсии магнитных полюсов и т.д. Если отобразить это графически то получим синусоиду.

Длительность одной геогалактической пульсации составляет 432 млн. лет, что равно двум галактическим годам длительностью по 216 млн. лет, которые нужно рассматривать как ритмы пересечения плоскости галактики при вращении солнечной системы на галактической орбите. Каждый нечетный галактический год Земли испытывает расширение, четный - сжатия. Например, считается, что фаза расширения начиналась на рубеже 654 млн. лет назад, а это по геохронологии переход от рифея к венду, а сжатие в ордовике-силуре (432 млн. лет), затем снова расширение в позднем триасе (222 млн. лет) и «мессинский кризис» миоцена 6 млн. лет назад. Эти рубежи отмечаются биотическими катастрофами с массовой гибелью органического мира, о чем мы будем говорить ниже.