Уявлення давніх людей про Землю і Всесвіт

Природознавство. 4 клас. Жаркова

Які небесні тіла тобі відомі? Які прилади люди використовують для вивчення небесних тіл?

Ми живемо на планеті, яка має назву Земля. Удень ми можемо бачити на небі Сонце, а вночі — Місяць і зорі. Сонце, Земля, Місяць, зорі — це небесні тіла Всесвіту.

Всесвіт — це весь світ, що нас оточує. Всесвіт заповнений величезною кількістю зір, які розсіяні в ньому нерівномірно.

З давніх-давен люди замислювалися над тим, як влаштований величезний і різноманітний навколишній світ. Спостерігаючи за рухом Місяця, Сонця, планет та зір, люди багато чого про них дізналися. Поступово накопичувалися знання про Всесвіт і місце Землі в ньому. Так виникла наука про небесні тіла — астрономія.

Різні народи по-різному уявляли світ, який їх оточував. Наприклад, у Стародавній Індії вважали, що плоский диск Землі розташований на спинах гігантських слонів. Слони стоять на черепасі, а черепаха — на змії, яка огортає навколоземний простір (мал. 2).

Уявлення стародавніх єгиптян про Всесвіт зводилися до того, що над плоскою Землею розташований небесний купол, який спирається на чотири високі гори. На небесному куполі підвішені небесні тіла (мал. 3).

Мал. 2. Всесвіт в уявленні давніх індійців

Плоскою уявляли Землю й давні греки. У їхньому уявленні плоский диск Землі був оточений величезним морем, із-за якого в золотій колісниці щоранку піднімався бог Сонця і рухався небом. Увечері на небо виходили зорі та розміщувалися на ньому (мал. 4).

Мал. 3. Всесвіт в уявленні давніх єгиптян

Мал. 4. Всесвіт в уявленні давніх греків

З часом у людей накопичувалися докази кулястості Землі й змінювалися їхні уявлення про Всесвіт.

Давньогрецький учений Арістотель ще понад 2 тисячі років тому, спостерігаючи за затемненнями Місяця, звернув увагу на те, що тінь від Землі, яка падає на повний Місяць, завжди округла (мал. 5). Така тінь може бути лише від кулі, а отже, Земля — куля.

Давньогрецький астроном Клавдій Птолемей створив модель побудови Всесвіту. За його вченням, усі небесні тіла рухаються навколо нерухомої Землі. Тривалий час люди справді вважали, що центром Всесвіту є Земля, навколо якої обертаються Сонце, зорі та планети.

Мал. 5. Затемнення Місяця

Минуло понад 1000 років, перш ніж польському астроному Миколі Копернику вдалося довести, що Земля й усі планети обертаються навколо Сонця.

Винайдення понад 400 років тому телескопа дало людям змогу більше дізнатися про Всесвіт і небесні тіла, розташовані в ньому. Першим, хто вдосконалив телескоп (мал. 6) і спрямував його в небо, був італійський учений Галілео Галілей.

Мал. 6. Телескоп Галілео Галілея

З давніх-давен люди цікавилися світом, що їх оточував, і вивчали його. Давні люди уявляли Землю нерухомим плоским тілом, навколо якого рухаються небесні тіла. Упродовж тисячоліть поступово змінювалися уявлення людей про Землю і Всесвіт.

1. Якими були уявлення давніх людей про Землю і Всесвіт? 2. Який внесок у розвиток уявлень про Землю і Всесвіт зробив давньогрецький вчений Арістотель? 3. Який внесок у розвиток уявлень про Всесвіт зробив Микола Коперник? 4. Який винахід дав змогу людям збагатити знання про Всесвіт?

Зорі у Всесвіті дуже різноманітні. Вони відрізняються розмірами, яскравістю, температурою, кольором. Є зорі-гіганти і зорі-карлики. Гіганти — це зорі, які за розмірами та яскравістю в багато разів перевищують Сонце. Сонце належить до карликів.

Колір та яскравість зорі залежить від її температури. За кольором зорі бувають блакитні, білі, жовті, червоні. Найвищу температуру та яскравість мають блакитні зорі, а найнижчу — червоні. Наприклад, блакитна зоря Денеб у 10 000 разів яскравіша за жовту зорю Сонце.



УЯВЛЕННЯ ДАВНІХ ЛЮДЕЙ ПРО ЗЕМЛЮ І ВСЕСВІТ » Допомога учням

УЯВЛЕННЯ ДАВНІХ ЛЮДЕЙ ПРО ЗЕМЛЮ І ВСЕСВІТ » Допомога учням

Завантаження. Зачекайте, будь-ласка…

Інші завдання дивись тут…

УЯВЛЕННЯ ДАВНІХ ЛЮДЕЙ ПРО ЗЕМЛЮ І ВСЕСВІТ.

Інші завдання дивись тут…

Уявлення стародавніх людей про землю

Тепер кожен учень знає, що Земля має форму кулі. Проте довгий час люди по-різному уявляли її форму і розміри.

До нашого часу дійшли писемні відомості вавилонян — народу, що проживав понад 6 тисяч років тому. Вони уявляли собі Землю у вигляді високої гори, на західному схилі якої розташована їхня країна Вавилонія. На південь від неї простягалося величезне море, а на схід — гори. На море, немов величезна перевернута чаша, опирався небесний звід. По небу рухаються зорі, Місяць і Сонце. Під землею знаходиться безодня — потойбічний світ, куди переселяються душі померлих.

Стародавні індійці спочатку вірили, що Земля має форму лотоса. Згодом вони уявляли її собі з одного (верхнього) боку опуклою, а з другого (нижнього) — плоскою. Індійці гадали, що Земля лежить на спинах чотирьох слонів, повернутих головами на всі чотири сторони світу, а слони стоять на велетенській черепасі, яка плаває в молочному морі. Чорна кобра Шешу своїми тисячами голів підпирає Всесвіт.

Стародавні греки уявляли Землю у вигляді величезної, злегка опуклої рівнини, подібної до щита воїна. Навколо суші протікає річка Океан. Над сушею здіймається мідний небосхил, по якому рухаються світила.

Звичайно, це фантастичні уявлення про Землю. Дійсне ж уявлення про форму нашої планети склалося пізніше.

Давно було помічено, що на рівнині горизонт завжди заокругленої форми. Досягти ж горизонту нікому не вдавалося: скільки б людина не йшла, він весь час віддалявся. Особливо це добре спостерігати у відкритому морі.

Жителі прибережних поселень помічали, що кораблі, які відходять у далеке плавання, на горизонті зникають не відразу: спочатку за водну гладінь ховається корпус корабля, потім ніби сідають у воду вітрила і, нарешті, зникають верхівки щогл. Подібну картину спостерігали і моряки, які виходили в море: першими зникають берег, будівлі, далі — високі предмети, а вже потім і гори, розташовані за поселенням.

Ці спостереження, а також вивчення руху небесних світил, наводили на думку, що Земля не плоска, а являє собою кулю.

М. Янко

Помоги другим! Жми

Уявлення стародавніх народів про Землю. Уявлення людей в давнину вавілонян, греків, єгиптян про земну поверхню форма планети як уявляли і зображували землю в давні часи шумери астрономия статья по астрономии розповідь про Уявлення людей про про те як виглядає Земля в старі часи опис характеристика повідомлення доповідь Арістофан Арістотель Ератосфен Анаксімандр Гомер

Уявлення про Землю та Всесвіт. Склад Сонячної системи

Уявлення людей про Землю | Загальна географія, 6 клас

Серед запитань, які ставила перед собою первісна людина, очевидно, були і запитання про властивості навколишньої природи. Допитливість породжувала прагнення дізнатися, що ж знаходиться за найближчими пагорбами, за лісом або річкою. Світ, що відкривався людині, відображався у її свідомості, і знання, так необхідні для виживання, передавалися з покоління в покоління. Згодом люди почали замальовувати, а з появою писемності і записувати те, що бачили й чули, навчились схематично зображувати місцевість. Так поступово нагромаджувались знання про Землю. Там, де закінчувалася інформація, включалася фантазія.

У різні часи і в різних народів уявлення про нашу планету були досить різноманітними і значно відрізнялися від сучасних. Так, стародавні індійці вважали, що Земля – це півкуля, яку тримають чотири слони, що стоять на велетенській черепасі. Жителі узбережжя океану уявляли Землю у вигляді диска, розміщеного на спинах трьох китів, які плавають безмежним океаном. В уяві давніх китайців Земля мала форму велетенського коржа. Свого часу єгиптяни були переконані, що Сонце на кораблі мандрує небосхилом, який підтримує богиня неба, а вавилоняни зображували Землю у вигляді гори, оточеної морем.

Однак, із накопиченням знань про навколишній світ люди стали замислюватися, чому кораблі за горизонтом зникають поступово, сам горизонт розширюється при підйомі вгору, а при місячних затемненнях земна тінь набуває круглої форми. Ці та інші спостереження були систематизовані давньогрецькими вченими Піфагором Самоським (VI ст. до н.е.) та Аристотелем (бл. 384–322 рр. до н.е.), які першими висловили припущення про кулястість Землі. Піфагор обґрунтував свою думку так: все в природі повинно бути гармонійним і досконалим; найдосконалішим із геометричних тіл є куля; Земля також повинна бути досконалою, отже вона – куляста! У ІІІ ст. до н.е. відомий давньогрецький математик і географ Ератосфен Кіренський (бл. 275–194 рр. до н.е.) уперше обрахував розміри нашої планети, ввів поняття “паралелі” та “меридіани”. Також уперше, хоча і довільно, він наніс ці лінії на укладену ним карту заселеної землі. Цією картою користувались майже 400 років – до кінця І ст. До наших днів дійшли 27 карт давньогрецького вченого Клавдія Птолемея (бл. 90–160 рр. н.е.) з єгипетського міста Александрія, які він додав до своєї наукової праці “Географія”. У цьому творі він описав, як укладати карти, перелічив близько 8 тис. назв різних об’єктів місцевості, в тому числі кілька сотень із географічними координатами, визначеними за Сонцем і зірками. Птолемей уперше використав сітку меридіанів і паралелей, яка мало чим відрізнялася від сучасної.

У середні віки, коли церква заперечувала кулястість Землі, напрацювання вчених античності були забуті, а Землю зображували у вигляді кола або прямокутника, у центрі яких часто розміщували святі місця, на крайньому сході – рай, а на заході – пекло. Ще в VI ст. одну з таких карт створив візантійський чернець Козьма Індікоплов. Зображена ним система світу, незважаючи на явну безглуздість, розповсюдилася в тодішній Європі. Навіть у XIII ст. на англійській карті світу, вміщеній у Псалтирі, у “центрі світу” розміщено Єрусалим – священне місце для християн.

Географічний глобус, як макет земної кулі, вперше створив німецький географ Мартін Бегайм у 1492 р. Узбережжя Африки було нанесено на підставі відомостей португальського мореплавця Бартоломеу Діаша, який у 1487 році першим із європейців обігнув Африку з півдня, відкривши мис Доброї Надії. Інформація на глобусі була сильно спотвореною: там де насправді мала бути Америка, зображувалось східне узбережжя Азії та багато неіснуючих островів. Адже європейцям ще не було відомо про існування Америки, хоча того ж року, коли Бегайм створював свій глобус, експедиція Христофора Колумба досягла берегів Нового світу.

Минуло багато часу доки, завдяки зусиллям відважних мореплавців та мандрівників, із географічних карт зникли “білі плями”. Навіть у ХІХ ст. маловідомими залишалися велетенські простори навколо Північного і Південного полюсів планети.

Тому цілком зрозумілим є те, чому на карті півкуль з атласу Герарда Меркатора, виданому у 1606 році, на місці Антарктиди показана “Невідома земля”, а Північна Америка простягається аж до Північного полюса.

Природознавство 4 клас тема УЯВЛЕННЯ ДАВНІХ ЛЮДЕЙ ПРО ЗЕМЛЮ І ВСЕСВІТ

Природознавство 4 клас тема УЯВЛЕННЯ ДАВНІХ ЛЮДЕЙ ПРО ЗЕМЛЮ І ВСЕСВІТ

Подробности

Категория: Природознавство 4 клас

Опубликовано: 20.10.2015 09:35

Автор: Безносенко Діана

 УЯВЛЕННЯ ДАВНІХ ЛЮДЕЙ ПРО ЗЕМЛЮ І ВСЕСВІТ 

Мета: розповісти учням про уявлення стародавніх людей про Землю та Всесвіт; розвивати вміння порівнювати і робити висновки, виступати перед аудиторією і висловлювати власні думки; виховувати інтерес до предмета. 

Хід уроку 

I. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ МОМЕНТ 

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ 

1. Відповіді на запитання для повторення з рубрики «Перевір себе» (с. 6) 

2. Презентація агітаційних плакатів 

— У чому полягає цінність природи для життя людини? Наведіть приклади. 

— Доведіть залежність людей від стану навколишнього середовища. 

— Земля — спільний великий будинок усіх людей на світі. У нас під ногами одна спільна підлога — земна поверхня. У нас, у всього людства, одна на всіх велетенська лампа, вона ж піч — Сонце. У нас спільний водопровід — дощові і снігові хмари. І вентилятор теж один на всіх — вітер-вітрило. 

Наше спільне завдання — берегти наш спільний будинок. 

3. Бесіда 

— Пригадайте! Яку форму має наша планета Земля? 

— Що ви знаєте про форму Сонця? 

— Як наша планета рухається у космічному просторі? 

— Що ви знаєте про Всесвіт? 

III. ПОВІДОМЛЕННЯ ТЕМИ І МЕТИ УРОКУ 

— Сьогодні на уроці ви дізнаєтеся, що називають Всесвітом і які були уявлення давніх людей про Землю та Всесвіт. 

IV. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ 

1. Розповідь учителя 

— Яке прекрасне нічне небо! Дивлячись на нього, кожен, напевно, замислювався над запитанням: що там, далеко-далеко? Чи є життя на інших планетах? Хто створив цей дивний світ? 

Ставити ці запитання люди почали дуже давно. Тисячоліттями люди шукають відповіді на них. На частину запитань уже відповіли, а багато що і зараз залишається великою таємницею. 

Зараз кожному малюкові відомо, що Земля кругла, а раніше люди вважали інакше. 

Вважали, що Земля — плоский круг, який тримається на підпорах (малюнок). Древні індуси вважали, що Землю тримають чотири слони, які стоять на величезній черепасі, але вони не замислювалися, а на чому стоїть черепаха (малюнок). 

Індійці Північної Америки уявляли Всесвіт у такому вигляді: внизу кит — символ Землі, на ньому фігурки чоловіка і жінки — людство, вгорі орел — небо (малюнок). 

Древні вавілоняни уявляли, що Земля — це гора, яку з усіх боків оточує море. Над ними розташоване зоряне небо (малюнок).

ПЕРШІ ВЧЕНІ — ДОСЛІДНИКИ ЗЕМЛІ

Великий математик Піфагор (близько 580–500 рр. до н. е.) — першим припустив, що Земля зовсім не плоска, а має форму кулі (фото).

Арістотель (384–322 рр. до н. е.) — довів правильність цього припущення і запропонував свою модель будови Всесвіту, в центрі якої знаходиться нерухома Земля.

Уявлення Арістотеля і багатьох інших учених розвинув видатний давньогрецький астроном Клавдій Птолемей (фото).

Узагальнивши роботи давньогрецьких астрономів, Птолемей створив свою систему світу. Навколо нерухомої кулястої Землі рухаються Місяць, Сонце, п’ять планет (відомих у той час), а також «сфера нерухомих зірок», яка й обмежує простір Усесвіту.

Система Птолемея добре пояснювала видимий рух небесних тіл, дозволяла визначати їх розташування в той або інший момент.

Ця система панувала у науці впродовж 13 віків.

Але йшов час. Людиною, якій вдалося створити нову модель Усесвіту, став великий польський астроном Коперник (фото).

Коперник уявляв собі Всесвіт так: центром світу є Сонце, навколо якого рухаються всі планети, обертаючись одночасно навколо своїх осей. Зірки нерухомі і знаходяться на величезних відстанях від Землі і Сонця. Зірки утво-рюють сферу, яка обмежує Всесвіт.

2. Робота за підручником (с. 7–8)

— Як ви розумієте слово Всесвіт? Який його вік?

— Що ви дізналися про уявлення давніх людей про Землю і Всесвіт?

— Який учений першим припустив, що Земля не плоска, а має форму кулі?

— Яку модель будови Всесвіту запропонував видатний учений Арістотель?

— Прочитайте і запам’ятайте висновки на с. 8.

— Якими словами ви збагатили на уроці свій словник?

3. Фізкультхвилинка

V. УЗАГАЛЬНЕННЯ Й СИСТЕМАТИЗАЦІЯ ОТРИМАНИХ ЗНАНЬ

1. Робота за таблицею

— Багато років люди милувалися прекрасним зоряним небом, захоплювалися красою Місяця і Сонця. Але людей завжди цікавило питання: як же влаштований Усесвіт?

Усе, що ми знаємо про Всесвіт зараз, було накопичено за багато років. У давнину уявлення про Всесвіт були зовсім іншими, ніж зараз. Довгий час центром Усесвіту вважали Землю.

Уявлення про будову Всесвіту

1. Древні індійці.

Земля плоска, спирається на спини 4 слонів, слони стоять на черепасі, а черепаха — на змії

2. Народи берегів Тигра і Євфрату.

Земля — це гора, яку оточує море. Над горою у вигляді переверненої чаші — небо

3. Жителі Месопотамії.

Земля у вигляді диска, що лежить на 12 колонах 

4. Вавілоняни.

У центрі Всесвіту — місто Вавілон

5. Піфагор.

Уперше припустив, що Земля має форму кулі

6. Арістотель.

Центр — нерухома Земля, навколо — 8 небесних сфер, на них нерухомі небесні тіла: Місяць, планети, Сонце, зірки. 9-та сфера — двигун Усесвіту

7. Аристарх Самос.

Центр Усесвіту — не Земля, а Сонце

8. Птолемей.

Навколо нерухомої Землі обертаються рухливі Місяць, планети, Сонце, але також є сфера нерухомих зірок

— Що таке Всесвіт?

— Як уявляли собі Всесвіт древні індійці?

— Як улаштований Усесвіт на думку Арістотеля?

— Як улаштований Усесвіт на думку Аристарха Самоса?

— Як улаштований Усесвіт на думку Птолемея?

2. Інсценізація «Подорож у минуле»

Учитель. А зараз здійснимо подорож у минуле. У давнину люди вважали, що Земля знаходиться в центрі Всесвіту, а навколо неї обертаються Сонце, Місяць, інші планети. Навіть зараз ми говоримо: «Сонце сідає, сонце сходить». Уявіть невелике місто Торунь, на річці Віслі, що знаходиться в Польщі. 19 лютого 1473 року в цьому місті народився майбутній великий учений Микола Коперник.

Учень. Я — Микола Коперник. Моє захоплення — астрономія. Я не пропустив жодної зоряної ночі, спостерігаючи за рухом зірок. Земля — не центр Усесвіту, як уважав Птолемей — грецький учений. Я стверджую, що всі планети обертаються навколо Сонця. (Показує на макеті.) Земля, обертаючись навколо Сонця, здійснює повний оберт навколо нього за один рік. Завдяки цьому відбувається зміна пір року. Крім того, Земля обертається навколо своєї осі, здійснюючи повний оберт за одну добу. Тому протягом доби на Землі день чергується з ніччю. Про це я написав у книзі «Про обертання небесних тіл». Сонце і небесні тіла, що рухаються навколо нього, складають Сонячну систему. До Сонячної ситами входять 8 планет, у тому числі і Земля. Усі вони рухаються навколо світила по своїх орбітах.

Учитель. А чим Земля відрізняється від інших планет Сонячної системи?

Учень. Земля — єдина планета, на якій існує життя.

Учитель. Дякуємо великому вченому, який розгадав найбільшу таємницю Всесвіту!

3. Робота в парах

Поміркуйте! Чому давні люди вважали, що Земля плоска і нерухома?

4. Поясніть прислів’я

У людей завжди потреба

Дотягнутися до неба…

5. Гра «П’ять речень»

Учні у п’яти реченнях формулюють засвоєні на уроці знання. 

VІ. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ. РЕФЛЕКСІЯ 

— Як древні люди уявляли собі Землю і Всесвіт? 

— Який внесок у розвиток уявлень про Землю і Всесвіт зробили давньогрецькі вчені? 

— Хто з учених першим здогадався, що Земля — куля? 

VІІ. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ 

Підручник (с. 7–8). 

Підготувати оповідання про космонавтів-дослідників космосу. 

Как наука определила возраст Земли

Примечание редактора: Ниже приводится введение в специальную электронную публикацию под названием Determining the Age of the Earth (щелкните ссылку, чтобы просмотреть оглавление). Опубликованный ранее в этом году сборник основан на статьях из архивов Scientific American. В сборнике это введение появляется под заголовком « Спотыкаясь на пути к пониманию геологических шкал времени.”

Аристотель думал, что Земля существует вечно. Римский поэт Лукреций, интеллектуальный наследник греческих атомистов, полагал, что его формирование должно было быть относительно недавним, учитывая, что не было никаких записей, относящихся к периоду после Троянской войны. Талмудические раввины, Мартин Лютер и другие использовали библейское повествование для экстраполяции из известной истории и пришли к довольно схожим оценкам времени возникновения Земли. Самый известный из них пришелся на 1654 год, когда архиепископ Ирландии Джеймс Ашер предложил дату 4004 г. до н. Э.С.

В течение десятилетий наблюдения начали преобладать над подобным мышлением. В 1660-х годах Николас Стено сформулировал наши современные концепции отложений горизонтальных пластов. Он пришел к выводу, что там, где слои не горизонтальны, они, должно быть, были наклонены с момента их отложения, и отметил, что разные слои содержат разные виды окаменелостей. Вскоре после этого Роберт Гук предположил, что летопись окаменелостей ляжет в основу хронологии, которая будет «намного раньше … даже самих пирамид». В 18 веке расширилось строительство каналов, что привело к открытию слоев, коррелированных на огромных расстояниях, и к признанию Джеймсом Хаттоном того факта, что несогласия между последовательными слоями подразумевали, что отложение было прервано чрезвычайно долгими периодами наклона и эрозии.К 1788 году Хаттон сформулировал теорию циклического отложения и поднятия, при которой Земля бесконечно стара, не показывая «никаких следов начала — никаких перспектив конца». Хаттон считал настоящее ключом к прошлому, поскольку геологические процессы управляются теми же силами, что и те, которые мы видим в действии сегодня. Эта позиция стала известна как униформизм, но в рамках нее мы должны различать единообразие естественного закона (с которым согласились бы почти все мы) и все более сомнительные предположения об единообразии процесса, единообразия скорости и единообразия результата.

Это предыстория интеллектуальной драмы, разыгрываемой в этой серии статей. Это драма, состоящая из пролога и трех действий, сложных персонажей, без явных героев или злодеев. Мы, конечно, знаем конечный результат, но мы не должны позволять этому влиять на нашу оценку истории по мере ее развития. Еще меньше мы должны позволять этому знанию влиять на наше суждение об игроках, действующих так, как они поступали в свое время, ограничиваясь концепциями и данными, доступными тогда.

Одной из выдающихся черт этой драмы является роль тех, кто не был геологом или не был исключительно геологом. Наиболее примечательным является Уильям Томсон, получивший в 1892 году титул лорда Кельвина, теории которого составляют целую часть этой коллекции. Он был одним из ведущих физиков своего времени, эпохи пара. Его достижения варьировались от помощи в формулировании законов термодинамики до консультирования по первому трансатлантическому телеграфному кабелю. Харлоу Шепли, написавший статью на эту тему в 1919 году, был астрономом, ответственным за обнаружение красного смещения в далеких туманностях и, следовательно, косвенно, за нашу нынешнюю концепцию расширяющейся Вселенной.Флориан Каджори, автор статьи 1908 года «Возраст Солнца и Земли», был историком науки и особенно математики, а Рэй Ланкестер, которого он цитирует, был зоологом. Х. Н. Рассел, автор статьи 1921 года о радиоактивном датировании, был знаком мне по его участию в разработке диаграммы Хецшпрунга-Рассела для звезд, но я был удивлен, обнаружив, что он также был Расселом-связкой Рассела-Сондерса, важной в атомной энергетике. структурная теория. Х. С. Шелтон был философом науки, критически относившимся к свободному мышлению (как показано в его статье 1915 г. «Морская соль и геологическое время») и защитником эволюции в дебатах.

Прологом к драме является признание в середине 19 века связи между теплом и другими видами энергии (см. Статью 1857 года «Источник солнечного тепла»). Первый акт состоит в прямой атаке, возглавляемой лордом Кельвином, на крайний униформизм таких людей, как Чарльз Лайель, который считал Землю бесконечно старой и кто с большой дальновидностью (или большой наивностью, в зависимости от вашей точки зрения: см. третью часть статьи У.Дж. Соллас) предполагал, что в конечном итоге будут открыты физические процессы, которые приведут в действие великий двигатель эрозии и поднятия.

Второй акт драмы представляет собой длительную попытку нового поколения геологов оценить возраст Земли на основе данных наблюдений, предложить ответ, который удовлетворил бы требования нового доминирующего эволюционного мышления, и согласовать этот ответ с ограничения, налагаемые термодинамикой. В третьем акте вступает в действие недавно открытый набор физических законов, управляющих радиоактивностью.Радиоактивность предложила не только решение загадки энергоснабжения Земли, но и хронологию, независимую от сомнительных геологических предположений, и глубину времени, более чем достаточную для процессов эволюции.

Лорд Кельвин и его союзники использовали три типа аргументов. Первый из них относился к скорости потери тепла землей и времени, которое потребовалось бы для образования ее твердой корки. Второй касался таких тем, как подробная форма Земли (слегка выпуклая на экваторе) и динамика системы Земля-Луна.Третий относится к солнечному теплу, особенно к скорости, с которой такое тепло теряется, по сравнению с общим количеством энергии, доступной изначально.

Первый аргумент был полностью опровергнут после учета количества тепла, выделяемого при радиоактивном распаде. Второй основан на весьма сомнительных теориях образования Земли и Луны и играет относительно небольшую роль в этой компиляции. Третий, который к концу был наиболее острым, представлял проблему, которая пережила сам спор.Таким образом, когда в 1919 году Шепли заявил, что для него полностью установлена ​​радиометрическая шкала времени, он признал, что пока еще нет объяснения энергии солнца. (Ему не пришлось долго ждать. В 1920 году сэр Артур Эддингтон придумал ответ: синтез водорода в гелий.)

В ответ на нападки лорда Кельвина геологи использовали два основных аргумента. Один касался глубины отложений и времени, которое им потребовалось бы для накопления; другой относится к солености океанов по сравнению со скоростью, с которой реки снабжают их солями натрия.Оглядываясь назад, можно сказать, что обе теории были глубоко ошибочными по схожим причинам. Они предположили, что текущие скорости — отложения наносов и переноса соли реками — были такими же, как и исторические, несмотря на имеющиеся у них доказательства того, что наш возраст является периодом нетипично высокой геологической активности. Хуже того, они измеряли входы, но игнорировали выходы. Цикл горных пород, как мы теперь знаем, обусловлен тектоникой плит, когда осадочный материал исчезает в зонах субдукции. И океаны уже давно приблизились к чему-то близкому к устойчивому состоянию, когда химические отложения удаляют растворенные минералы так же быстро, как они прибывают.

Тем не менее, к концу 19 века включенные сюда геологи пришли к единому мнению, что возраст Земли составляет около 100 миллионов лет. Зайдя так далеко, они поначалу весьма неохотно соглашались с дальнейшим расширением геологической шкалы времени в 10 или более раз. И мы должны сопротивляться искушению обвинить их в их сопротивлении. Радиоактивность изучена плохо. Различные методы измерения (такие как распад урана до гелия по сравнению с его распадом на свинец) иногда давали несогласованные значения, и почти десять лет прошло между первым использованием радиометрического датирования и открытием изотопов, не говоря уже о разработке трех отдельные основные цепочки распада в природе.Постоянство скоростей радиоактивного распада считалось независимым и сомнительным предположением, потому что не было известно — и не могло быть известно до развития современной квантовой механики, — что эти скорости фиксируются фундаментальными константами физики.

Только в 1926 году, когда (под влиянием Артура Холмса, имя которого повторяется в этой истории) Национальная академия наук приняла радиометрическую шкалу времени, мы можем считать спор окончательно разрешенным.Решающее значение для этого разрешения имели усовершенствованные методы датирования, которые включали достижения в области масс-спектрометрии, отбора проб и лазерного нагрева. Полученные в результате знания привели к нынешнему пониманию того, что Земле 4,55 миллиарда лет.

Это подводит нас к концу этой серии статей, но не к концу рассказа. Как и в случае со многими хорошими научными головоломками, вопрос о возрасте Земли разрешается при более тщательном рассмотрении на отдельные компоненты. Имеем ли мы в виду возраст Солнечной системы или Земли как планеты внутри нее, или системы Земля-Луна, или время с момента образования металлического ядра Земли, или время с момента образования самой ранней твердой коры? Такие вопросы по-прежнему активно исследуются с использованием в качестве ключей к разгадке изменений в распределении изотопов или аномалий в минеральном составе, которые рассказывают историю образования и распада давно исчезнувших короткоживущих изотопов.Изотопные отношения между стабильными изотопами как на Земле, так и в метеоритах становятся предметом все более пристального изучения, чтобы увидеть, что они могут сказать нам об основных источниках самих атомов, составляющих нашу планету. Мы с нетерпением ждем новых ответов и новых вопросов. Так работает наука.

Сколько лет Земле? — Как ученые определяют его возраст

Планета Земля не имеет свидетельства о рождении, чтобы зафиксировать ее образование, а это означает, что ученые потратили сотни лет на то, чтобы определить возраст планеты.Итак, сколько лет Земле?

Датируя породы в постоянно меняющейся коре Земли, а также породы у соседей Земли, таких как Луна и посещаемые метеориты, ученые подсчитали, что Земле 4,54 миллиарда лет с погрешностью 50 миллионов лет.

Связанный: Насколько велика Земля?
Связано: Какова скорость Земли вокруг Солнца?

Сколько лет вашим камням?

Ученые предприняли несколько попыток датировать планету за последние 400 лет.Они попытались предсказать возраст на основе изменения уровня моря, времени, которое потребовалось Земле или Солнцу, чтобы остыть до нынешних температур, и солености океана. По мере развития технологии датирования эти методы оказались ненадежными; например, было показано, что подъем и опускание океана представляют собой постоянно меняющийся процесс, а не постепенный спад.

И в другой попытке вычислить возраст планеты ученые обратились к скалам, покрывающим ее поверхность. Однако, поскольку тектоника плит постоянно изменяется и обновляет кору, первые породы уже давно переработаны, переплавлены и преобразованы в новые обнажения.

Ученые также должны бороться с проблемой, называемой Великим Несоответствием, при которой, по всей видимости, отсутствуют осадочные слои породы (например, в Гранд-Каньоне нет горных пород 1,2 миллиарда лет, которые невозможно найти). Этому несоответствию есть несколько объяснений; В начале 2019 года одно исследование показало, что глобальный ледниковый период заставил ледники врезаться в скалу, что привело к ее разрушению. Затем тектоника плит отбросила раздробленную породу обратно в недра Земли, удалив старые свидетельства и превратив их в новую породу.

В начале 20 века ученые усовершенствовали процесс радиометрического датирования. Более ранние исследования показали, что изотопы некоторых радиоактивных элементов распадаются на другие элементы с предсказуемой скоростью. Изучая существующие элементы, ученые могут рассчитать начальное количество радиоактивного элемента и, таким образом, сколько времени потребовалось элементам для распада, что позволяет им определить возраст породы.

Самыми древними камнями на Земле, обнаруженными на сегодняшний день, являются Акаста-Гнейс на северо-западе Канады, недалеко от Большого Невольничьего озера, их 4.Возраст 03 миллиарда лет. Но камни старше 3,5 миллиардов лет можно найти на всех континентах. Гренландия может похвастаться супракрустальными породами Исуа (возрастом от 3,7 до 3,8 миллиарда лет), в то время как породы в Свазиленде имеют возраст от 3,4 до 3,5 миллиардов лет. Возраст образцов в Западной Австралии составляет от 3,4 до 3,6 млрд лет.

Исследовательские группы в Австралии обнаружили самые старые минеральные зерна на Земле. Возраст этих крошечных кристаллов силиката циркония достигает 4,3 миллиарда лет, что делает их самыми древними материалами, обнаруженными на Земле.Их материнские породы пока не обнаружены.

Камни и цирконы устанавливают нижний предел возраста Земли в 4,3 миллиарда лет, потому что сама планета должна быть старше всего, что находится на ее поверхности.

Когда возникла жизнь, все еще ведутся споры, особенно потому, что некоторые ранние окаменелости могут появиться в виде естественных горных пород. Некоторые из самых ранних форм жизни были обнаружены в Западной Австралии, как было объявлено в исследовании 2018 года; исследователи обнаружили крошечные волокна в скалах возрастом 3,4 миллиарда лет, которые могли быть окаменелостями.Другие исследования предполагают, что жизнь зародилась еще раньше. Гематитовые трубки в вулканической породе в Квебеке могли содержать микробы между 3,77 и 4,29 миллиардами лет назад. Исследователи, изучающие скалы на юго-западе Гренландии, также обнаружили конусообразные структуры, которые могли окружать микробные колонии около 3,7 миллиарда лет назад.

Образец размером с кулак Acasta Gneisses, скал на северо-западе Канады, которые являются старейшими известными скалами на Земле. (Изображение предоставлено Майком Борегардом / Creative Commons.)

Знакомство с соседями

Стремясь еще больше уточнить возраст Земли, ученые начали смотреть вовне. Материал, из которого сформирована Солнечная система, представлял собой облако пыли и газа, окружавшее молодое Солнце. Гравитационные взаимодействия объединили этот материал в планеты и луны примерно в одно и то же время. Изучая другие тела Солнечной системы, ученые могут узнать больше о ранней истории планеты.

Ближайшее к Земле тело, Луна, не подвергается процессам обновления поверхности, которые происходят в ландшафте Земли.Таким образом, камни из ранней лунной истории все еще находятся на поверхности Луны. Образцы, полученные с миссий Аполлон и Луна, показали возраст от 4,4 до 4,5 миллиардов лет, что помогает ограничить возраст Земли. Как образовалась луна — предмет споров; в то время как доминирующая теория предполагает, что объект размером с Марс врезался в Землю, и фрагменты в конечном итоге слились в Луну, другие теории предполагают, что Луна образовалась до Земли. [По теме: Как образовалась Земля?]

Помимо крупных тел Солнечной системы, ученые изучили более мелких скалистых посетителей, упавших на Землю.Метеориты происходят из самых разных источников. Некоторые из них отбрасываются с других планет после сильных столкновений, в то время как другие представляют собой остатки ранней солнечной системы, которые никогда не становились достаточно большими, чтобы сформировать сплоченное тело.

Хотя с Марса намеренно не были возвращены камни, существуют образцы в виде метеоритов, которые упали на Землю давным-давно, что позволяет ученым делать приблизительные оценки возраста горных пород на Красной планете. Возраст некоторых из этих образцов составляет 4,5 миллиарда лет, что подтверждает другие расчеты даты раннего образования планет.

Кристалл циркона возрастом 4,4 миллиарда лет из Австралии — самый старый из найденных на Земле. Материнские породы для мелких осколков еще не идентифицированы. (Изображение предоставлено: Джон Вэлли, Университет Висконсина.)

Возраст более 70 упавших на Землю метеоритов был рассчитан методом радиометрического датирования. Самым старым из них от 4,4 до 4,5 миллиардов лет.

Пятьдесят тысяч лет назад из космоса упала скала, образовав Метеоритный кратер в Аризоне.Осколки этого астероида были собраны с края кратера и названы в честь близлежащего каньона Диабло. Метеорит Canyon Diablo важен, потому что он представляет собой класс метеоритов с компонентами, которые позволяют более точно датировать.

В 1953 году Клер Кэмерон Паттерсон, известный геохимик из Калифорнийского технологического института, измерил отношения изотопов свинца в образцах метеорита, что наложило жесткие ограничения на возраст Земли. Образцы метеорита показывают разброс от 4.От 53 миллиардов до 4,58 миллиардов лет. Ученые интерпретируют этот диапазон как время, которое потребовалось для развития Солнечной системы, постепенное событие, которое длилось примерно 50 миллионов лет.

Используя не только горные породы на Земле, но и собранную информацию о системе, которая ее окружает, ученые смогли определить возраст Земли примерно в 4,54 миллиарда лет. Для сравнения, галактике Млечный Путь, в которой находится Солнечная система, приблизительно 13,2 миллиарда лет, а возраст самой Вселенной — 13 лет.8 миллиардов лет.

Дополнительная литература:

Эта статья была обновлена ​​7 февраля 2019 года участником Space.com Элизабет Хауэлл.

Геологическое время: Возраст Земли

Геологическое время: возраст Земли

Пока ученые не нашли способ определить точный возраст Земли прямо с Земли.
скалы, потому что самые старые породы Земли были переработаны и разрушены в процессе тектоники плит.Если и остались какие-то из исконных пород Земли в своем первоначальном состоянии, то они еще не были
найденный. Тем не менее, ученым удалось определить вероятный возраст Солнечной системы и
для расчета возраста Земли, предполагая, что Земля и остальные твердые тела в
Солнечная система сформировалась в одно и то же время, поэтому они одного возраста.

Возраст горных пород Земли и Луны, а также метеоритов измеряется распадом долгоживущих радиоактивных веществ.
изотопы элементов, которые встречаются в естественных условиях в горных породах и минералах и распадаются с периодом полураспада
От 700 миллионов до более чем 100 миллиардов лет стабильным изотопам других элементов.Эти свидания
методы, прочно основанные на физике и известные как радиометрическое датирование,
используются для измерения последнего времени, когда датируемая порода была расплавлена ​​или нарушена
достаточно, чтобы повторно гомогенизировать его радиоактивные элементы.

Древние скалы превышают 3.Возраст 5 миллиардов лет находится на всей Земле.
континенты. Самыми древними камнями на Земле, обнаруженными на сегодняшний день, являются Acasta Gneisses.
на северо-западе Канады возле Большого Невольничьего озера (4,03 млрд лет) и Исуа Супракрусталь
породы в Западной Гренландии (от 3,7 до 3,8 млрд лет), но хорошо изученные породы почти столь же старые
также встречаются в долине реки Миннесота и на севере Мичигана (3,5–3,7
миллиардов лет), в Свазиленде (3,4-3,5 миллиарда лет) и в Западной Австралии
(3,4-3,6 млрд лет). [См. Примечание редактора.] Эти
древние породы были датированы рядом методов радиометрического датирования и
Последовательность результатов вселяет в ученых уверенность в том, что возраст
исправьте с точностью до нескольких процентов. Интересная особенность этих древних скал
в том, что они не из какой-то «изначальной коры», а являются потоками лавы
и отложения, отложившиеся на мелководье, что свидетельствует о том, что история Земли
началось задолго до того, как эти породы были отложены. В Западной Австралии сингл
кристаллы циркона, обнаруженные в более молодых осадочных породах, имеют радиометрический возраст
целых 4.3 миллиарда лет, что делает эти крошечные кристаллы древнейшими материалами.
до сих пор можно найти на Земле. Материнские породы для этих кристаллов циркона имеют
пока не найдено. Возраст, измеренный для самых старых горных пород и самых старых кристаллов Земли
показывают, что Земле не менее 4,3 миллиарда лет, но не раскрывают
точный возраст образования Земли.

Лучший возраст Земли (4,54 млрд лет) основан на старых предположительно одноэтапных отведениях.
в сочетании с отношениями Pb в троилите из железных метеоритов, в частности
Каньон Метеорит Диабло.Кроме того, минеральные зерна (цирконы) с U-Pb возрастом
4,4 млрд лет назад были обнаружены в осадочных породах западно-центральных районов.
Австралия.

Луна — более примитивная планета, чем Земля, потому что ее не тревожили.
по тектонике плит; таким образом, некоторые из его более древних пород более многочисленны.
Лишь небольшое количество камней было возвращено на Землю шестью Аполлонами и тремя
Миссии Луны. Эти породы сильно различаются по возрасту, что является отражением их различного возраста.
возрасты образования и их последующая история.Самые старые датированные лунные скалы,
однако иметь возраст от 4,4 до 4,5 миллиардов лет и обеспечивать минимальный возраст
для образования нашего ближайшего планетарного соседа.

Тысячи метеоритов, которые являются фрагментами астероидов, падающих на Землю,
были восстановлены. Эти примитивные объекты показывают лучший возраст для того времени.
формирования Солнечной системы. Более 70 метеоритов разных
типы, возраст которых был измерен с помощью методов радиометрического датирования.В
результаты показывают, что метеориты и, следовательно, Солнечная система образовались между
4,53 и 4,58 миллиарда лет назад. Лучший возраст для Земли — не свидания
отдельные породы, но если рассматривать Землю и метеориты как часть одного и того же
развивающаяся система, в которой изотопный состав свинца, в частности соотношение
свинца-207 в свинец-206 со временем меняется из-за
распад радиоактивного урана-235 и урана-238,
соответственно. Ученые использовали этот подход для определения необходимого времени
для изотопов в самых старых свинцовых рудах Земли, которых всего несколько,
эволюционировать из своего первоначального состава, измеренного в безурановых фазах
железных метеоритов, его составу в то время, когда эти свинцовые руды отделились
из их мантийных резервуаров.Эти расчеты приводят к возрасту Земли.
и метеориты, и, следовательно, Солнечная система, 4,54 миллиарда лет с неопределенностью
менее 1 процента. Если быть точным, этот возраст представляет собой последний раз, когда
изотопы свинца были однородными во внутренней части Солнечной системы и во времени.
что свинец и уран были включены в твердые тела Солнечной системы.

Возраст Солнечной системы и Земли составляет 4,54 миллиарда лет.
с текущими расчетами от 11 до 13 миллиардов лет для возраста Млечного
Путь Галактики (на основе стадии эволюции звезд шаровых скоплений) и
возраст от 10 до 15 миллиардов лет для возраста Вселенной (исходя из рецессии
далеких галактик).

Для получения дополнительной информации по этому вопросу см. Книгу Г. Брента Далримпла.
Возраст Земли , опубликованный Стэнфордским университетом.
University Press (Стэнфорд, Калифорния) в 1991 г. (492 стр.).

Предыдущая || Содержание || Следующие

URL этой страницы:

Последнее обновление: 9 июля 2007 г. (акр)

Поддерживается Службой публикаций

Происхождение Вселенной, Земли и Жизни | Наука и креационизм: взгляд из Национальной академии наук, второе издание

молекул в единицах, которые могли быть первыми живыми системами.Недавнее предположение включает возможность того, что первые живые клетки могли возникнуть на Марсе, засевая Землю через множество метеоритов, которые, как известно, путешествуют с Марса на нашу планету.

Конечно, даже если бы живая клетка была создана в лаборатории, это не доказало бы, что природа пошла тем же путем миллиарды лет назад. Но задача науки — давать правдоподобные естественные объяснения природных явлений. Изучение происхождения жизни — это очень активная область исследований, в которой наблюдается значительный прогресс, хотя ученые единодушны в том, что ни одна из текущих гипотез до сих пор не подтвердилась.История науки показывает, что такие, казалось бы, неразрешимые проблемы, как эта, могут быть решены позже в результате достижений теории, инструментов или открытия новых фактов.

Взгляды креационистов на происхождение Вселенной, Земли и жизни

Многие религиозные деятели, включая многих ученых, считают, что Бог создал Вселенную и различные процессы, управляющие физической и биологической эволюцией, и что эти процессы затем привели к созданию галактик, нашей солнечной системы и жизни на Земле.Эта вера, которую иногда называют «теистической эволюцией», не противоречит научным объяснениям эволюции. Действительно, он отражает замечательный и вдохновляющий характер физической вселенной, выявленный космологией, палеонтологией, молекулярной биологией и многими другими научными дисциплинами.

Сторонники «науки о сотворении» придерживаются различных точек зрения. Некоторые утверждают, что Земля и Вселенная относительно молоды, возможно, всего от 6000 до 10 000 лет. Эти люди часто считают, что нынешняя физическая форма Земли может быть объяснена «катастрофизмом», включая всемирный потоп, и что все живые существа (включая людей) были созданы чудесным образом, по существу в тех формах, которые мы сейчас находим.

Другие сторонники креационной науки готовы признать, что Земля, планеты и звезды могли существовать миллионы лет. Но они утверждают, что различные типы организмов, и особенно люди, могли возникнуть только при сверхъестественном вмешательстве, потому что они демонстрируют «разумный замысел».

В этом буклете оба взгляда — «Молодая Земля» и «Старая Земля» называются «креационизмом» или «особым творением».

Нет достоверных научных данных или расчетов, подтверждающих уверенность в том, что Земля была создана всего несколько тысяч лет назад.В этом документе обобщено огромное количество свидетельств того, что Вселенная, наша галактика, Солнечная система и Земля, а также Земля велика, из астрономии, астрофизики, ядерной физики, геологии, геохимии и геофизики. Независимые научные методы последовательно дают возраст Земли и Солнечной системы около 5 миллиардов лет, а возраст нашей Галактики и Вселенной в два-три раза больше. Эти выводы делают происхождение Вселенной в целом понятным, придают согласованность многим различным отраслям науки и формируют основные выводы замечательной совокупности знаний о происхождении и поведении физического мира.

Как рассчитывается возраст Земли?

Если спросить ваш возраст, скорее всего, вы не ошибетесь (за исключением недавней ошибки в день рождения). Но для обширной сферы, которую мы называем домом, возраст — вопрос гораздо более сложный.

На этой неделе Черри Льюис из Бристольского университета представила доклад об истории датирования Земли в рамках BA Festival of Science в Йорке, Англия.

До начала так называемого радиометрического датирования возраст Земли оставался неизвестным.Читатели Библии (путем подсчета всех «рождений» со времен Адама) считали нашу планету юной в несколько тысяч лет еще в конце XIX века, а физик лорд Кельвин дал еще одну зарождающуюся оценку в 100 миллионов лет. Кельвин защищал этот расчет на протяжении всей своей жизни, даже оспаривая дарвиновские объяснения эволюции как невозможные в тот период времени.

В 1898 году Мария Кюри открыла явление радиоактивности, при котором нестабильные атомы теряют энергию или распадаются, испуская излучение в форме частиц или электромагнитных волн.К 1904 году физик Эрнест Резерфорд показал, как этот процесс распада может действовать как часы для датировки старых горных пород.

Тем временем Артур Холмс (1890-1964) заканчивал получение степени геологии в Имперском научном колледже в Лондоне, где он разработал метод датировки горных пород с использованием уран-свинцового метода. Применив эту технику к своему самому старому камню, Холмс предположил, что Земле не менее 1,6 миллиарда лет.

В отчете о своих открытиях, опубликованном в 1913 году в журнале Nature , Холмс выразил менее чем восторженный прием, полученный его открытиями: «Геолог, который десять лет назад был смущен ограниченностью времени, отведенного ему на исследование. эволюция земной коры еще больше смущает то изобилие, с которым он сейчас сталкивается.»

Возраст Земли продолжал горячо обсуждаться на протяжении десятилетий после этого.

С тех пор было сделано несколько исправлений. В 1920-х годах возраст Земли увеличился до 3 миллиардов лет, что сделало ее на какое-то время даже старше, чем Вселенная. Возраст Земли оценивался в 1,8 миллиарда лет. разложился за миллиарды лет.

«Только в 1950-х годах возраст Вселенной был окончательно пересмотрен и благополучно вынесен за пределы возраста Земли, которая, наконец, достигла своего истинного возраста в 4,56 миллиарда лет», — сказал Льюис. «Физики внезапно приобрели новое уважение к геологам».

Для справки, сейчас считается, что Вселенная дебютировала, по крайней мере в своем последнем воплощении, около 13,7 миллиарда лет назад.

Следите за маленькими загадками жизни в Twitter @llmysteries.Мы также в Facebook и Google+.

Ученые, возможно, нашли самые ранние свидетельства существования жизни на Земле | Наука

Когда началась жизнь на Земле? Ученые копались в геологической летописи, и чем глубже они смотрят, тем больше кажется, что биология появилась на раннем этапе 4,5-миллиардной истории нашей планеты. На сегодняшний день геологи обнаружили возможные следы жизни еще 3 года назад.8 миллиардов лет. Новое спорное исследование представляет потенциальные доказательства того, что жизнь возникла за 300 миллионов лет до этого, в таинственный период, последовавший за формированием Земли.

Улики скрыты в микроскопических пятнах графита — углеродного минерала, заключенного в один большой кристалл циркона. Цирконы растут в магмах, часто включая другие минералы в свои кристаллические структуры кремния, кислорода и циркония. И хотя они едва достигают ширины человеческого волоса, цирконы почти не поддаются разрушению.Они могут пережить породы, в которых они изначально сформировались, выдерживая многочисленные циклы эрозии и отложений.

На самом деле, хотя возраст самых старых горных пород на Земле составляет всего 4 миллиарда лет, исследователи обнаружили цирконы возрастом до 4,4 миллиарда лет. Эти кристаллы дают редкую возможность заглянуть в первую главу истории Земли, известную как Хадейский эон. «Это в значительной степени наши единственные физические образцы того, что происходило на Земле до 4 миллиардов лет назад», — говорит Элизабет Белл, геохимик из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) и ведущий автор нового исследования. опубликовано в Интернете сегодня в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences .

В ходе исследования Белл и ее коллеги исследовали цирконы из Джек-Хиллз в Западной Австралии, места, где было собрано больше хадейских образцов, чем где-либо еще на Земле, в поисках включений углеродных минералов, таких как алмазы и графит. Само присутствие этих минералов не доказывает, что биология существовала на момент образования цирконов, но дает возможность искать химические признаки жизни. В конце концов команда обнаружила небольшие кусочки потенциально нетронутого графита в одном из них 4.Кристалл возрастом 1 миллиард лет. Графит имеет низкое соотношение тяжелых и легких атомов углерода, называемых изотопами, что соответствует изотопной сигнатуре органического вещества. «На Земле сегодня, если вы посмотрите на этот углерод, вы бы сказали, что он был биогенным», — говорит Белл. «Конечно, для хадейцев это более спорно».

Авторы перечисляют несколько небиологических процессов, которые могут объяснить их открытия, но они поддерживают идею о том, что графит возник как органическое вещество в отложениях, которые были втянуты в мантию Земли во время столкновения тектонических плит.Когда осадки плавились, образуя магму, повышенные температуры и давление преобразовали углерод в графит, который в конечном итоге нашел свое место в кристалле циркона.

Если эта история верна и жизнь существовала 4,1 миллиарда лет назад, Белл говорит, что новые результаты подтвердят растущие доказательства более гостеприимной ранней Земли, чем когда-то предполагали ученые. «Традиционное представление о первых нескольких сотнях миллионов лет существования Земли заключалось в том, что это была стерильная, безжизненная, горячая планета, которую постоянно бомбардировали метеоритами», — говорит она.Но отчасти благодаря обилию информации, полученной с помощью цирконов Джек-Хиллз в последние годы, ученые пришли к выводу, что ранняя Земля была гораздо более мягкой и более восприимчивой к жизни.

«Мы знаем, что была жидкая вода», — говорит Марк ван Зуилен, геомикробиолог из Парижского института физики Земли. «Нет ничего, что удерживало бы нас от предположения, что там была жизнь». Однако ван Зуилен и другие говорят, что они не уверены, что новое исследование предоставляет убедительные доказательства того, что это было так.

Отчасти такая осторожность уходит корнями в недавнюю историю.В 2008 году исследователи объявили, что включения алмаз-графит в цирконах возрастом 4,3 миллиарда лет имеют потенциально биологические сигнатуры, что вдохновило Белл и ее команду на изучение собственной коллекции кристаллов Джека Хиллса Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Но последующий анализ показал, что включения 2008 года произошли от лабораторного загрязнения, а не от ранней Земли. В новом исследовании ученые приняли меры для предотвращения подобных проблем.

«Этот негативный опыт не означает, что никто не должен пытаться снова», — говорит Джон Эйлер, геолог из Калифорнийского технологического института в Пасадене.«Но давайте просто скажем, что я осторожен». Во-первых, говорит он, исследователи должны уладить некоторые важные споры, например, действительно ли включения в гадийских цирконах сохраняют исходный материал, или они были изменены, например, во время более позднего приступа метаморфизма. Он также сомневается, может ли органическое вещество выжить в магматических очагах достаточно долго, чтобы сформировать графит, что ставит под сомнение предлагаемый механизм.

Помимо этих вопросов, большинство ученых, включая авторов, согласны с тем, что данные еще не исключают небиологических объяснений.Многие абиотические процессы могут производить углерод с изотопными сигнатурами, подобными органическому веществу. Например, графит может содержать углерод некоторых видов метеоритов, которые имеют легкий изотопный состав. Альтернативно, некоторые вызывают химические процессы, такие как так называемые реакции Фишера-Тропша, в которых углерод, кислород и водород реагируют с катализатором, таким как железо, с образованием метана и других углеводородов. Такие реакции, вероятно, происходили возле гидротермальных источников в Хадее, говорит ван Зуилен, и могут передавать изотопные сигнатуры, неотличимые от биологических материалов.

Один из способов решить вопрос, не основанный на изотопах, — это изучение Марса, на поверхности которого, в отличие от Земли, все еще есть горные породы возрастом более 4 миллиардов лет. «Если мы сможем найти доказательства существования жизни на Марсе в то время, тогда будет легче доказать, что она также присутствовала на Земле», — говорит Александр Немчин, геохимик из Университета Кертина в Бентли, Австралия, и ведущий автор исследования алмазных включений 2008 года.

На данный момент ученые должны довольствоваться цирконами, единственными материалами, которые сохраняют какие-либо записи — пусть и загадочные — о Хадейском эоне.Белл признает необходимость проверить гипотезу своей команды на дополнительных образцах. Она говорит, что исследователи должны приложить совместные усилия, чтобы найти больше гадийского углерода в цирконах Джека Хиллса и посмотреть, имеет ли он потенциально биологическое происхождение. «Надеюсь, мы не случайно наткнулись на один причудливый циркон, в котором был графит», — говорит она. «Надеюсь, его на самом деле довольно много».

Сколько лет Вселенной?