Jakie znaczenie mają wulkany dla życia na Ziemi?

Pomimo swojej reputacji jako sił niszczących, wulkany faktycznie miały kluczowe znaczenie dla rozwoju życia na Ziemi. Bez wulkanów większość ziemskiej wody nadal byłaby uwięziona w skorupie i płaszczu. Wczesne erupcje wulkaniczne doprowadziły do ​​powstania drugiej atmosfery Ziemi, która doprowadziła do powstania nowoczesnej atmosfery Ziemi. Oprócz wody i powietrza wulkany są odpowiedzialne za ląd, co jest kolejną koniecznością dla wielu form życia. Wulkany mogą być w tej chwili niszczycielskie, ale ostatecznie życie na Ziemi nie byłoby takie samo, gdyby w ogóle istniało bez wulkanów.

Gromadzący się materiał tworzący Ziemię łączył się z różnymi stopniami przemocy. Tarcie zderzającego się materiału w połączeniu z ciepłem z rozpadu radioaktywnego. Rezultatem była wirująca stopiona masa.

Wylądować

Gdy wirująca stopiona masa zwolniła i ostygła, bulgoczący kocioł utworzył stałą warstwę powierzchniową. Gorący materiał pod spodem nadal wrzał i bulgotał na powierzchni. Warstwa powierzchniowa kożucha poruszała się, czasami zbierając się w grubsze warstwy, a czasami zatapiając się z powrotem w stopionej masie. Jednak z biegiem czasu powierzchnia zgęstniała do bardziej trwałych warstw. Erupcje wulkanów trwały, ale uformował się pierwszy ląd.

Atmosfera

W miarę gromadzenia się masy Ziemi, mniej gęste gazy uwięzione w Ziemi zaczęły unosić się na powierzchnię. Erupcje wulkanów wyniosły gazy i wodę z wnętrza Ziemi. Wykorzystując dzisiejsze erupcje jako model, naukowcy uważają, że atmosfera wytworzona przez te wulkany składała się pary wodnej, tlenku węgla, dwutlenku węgla, kwasu solnego, metanu, amoniaku, azotu i siarki gazy. Dowodem na tę wczesną atmosferę są rozległe formacje żelazne. Te formacje skalne nie występują w środowiskach bogatych w tlen, takich jak obecna atmosfera Ziemi.

woda

Wraz z ochładzaniem się proto-Ziemii gromadziła się coraz bardziej gęsta atmosfera. W końcu atmosfera osiągnęła maksymalną zdolność zatrzymywania wody i zaczął padać deszcz. Wulkany wciąż wybuchały, Ziemia stygła, a deszcz padał. W końcu woda zaczęła się gromadzić, tworząc pierwszy ocean. Ten pierwszy ocean zawierał świeżą wodę.

Niektóre z najstarszych skał na Ziemi, mające około 3,5 miliarda lat, zawierają skamieniałości zidentyfikowane jako bakterie. Nieco starsze skały, mające około 3,8 miliarda lat, zawierają ślady związków organicznych. W 1952 roku doktorant Stanley Miller przeprowadził eksperyment symulujący warunki panujące w oceanach i atmosferze wczesnej Ziemi. Zamknięty system Millera zawierał wodę i związki nieorganiczne, takie jak te znajdujące się w gazach wulkanicznych. Usunął tlen i wstawił elektrody, aby zasymulować wyładowania atmosferyczne, które zwykle towarzyszą erupcjom wulkanicznym, z powodu zakłóceń atmosferycznych spowodowanych przez pył i gazy wulkaniczne. Aby zasymulować naturalne parowanie i kondensację, Miller poddał swój eksperymentalny napar cyklom ogrzewania i chłodzenia przez tydzień, przepuszczając przez kolbę iskry elektryczne. Po tygodniu zamknięty system Millera zawierał aminokwasy, elementy budulcowe żywych materiałów.

Dalsze eksperymenty Millera i innych wykazały, że potrząsanie kolbą w celu symulowania działania fal spowodowało, że niektóre aminokwasy zostały uwięzione w małych bąbelkach przypominających te najprostsze bakteria. Wykazali również, że aminokwasy przykleją się do niektórych naturalnie występujących minerałów. Chociaż naukowcy nie uruchomili jeszcze życia w kolbie, eksperymenty pokazują, że materiały prostych form życia rozwinęły się we wczesnych oceanach Ziemi. Analiza DNA współczesnych form życia, od bakterii po ludzi, pokazuje, że najwcześniejsi prości przodkowie żyli w gorącej wodzie.

Podczas gdy większość współczesnego życia udusiłaby się we wczesnej atmosferze wytworzonej przez wulkan, niektóre formy życia rozwijają się w takich warunkach. Proste bakterie, takie jak te znalezione w głębokich kanałach morskich, pokazują, że bakterie przeżywają w trudnych warunkach. Skamieliny sinic, rodzaju fotosyntetycznych niebiesko-zielonych alg, rozwinęły się i rozprzestrzeniły w starożytnym oceanie. Produkt odpadowy ich oddychania, tlen, w końcu zatruł ich atmosferę. Ich zanieczyszczenie zmieniło atmosferę na tyle, aby umożliwić rozwój form życia zależnych od tlenu.

Znaczenie wulkanów dla życia nie zakończyło się wraz z rozwojem atmosfery bogatej w tlen. Skały magmowe tworzą ponad 80 procent powierzchni Ziemi, zarówno nad, jak i pod powierzchnią oceanu. Skały magmowe (skały z ognia) obejmują skały wulkaniczne (wybuchły) i plutoniczne (roztopiony materiał, który ochłodził się przed erupcją). Erupcje wulkanów nadal dodają lądu, czy to poprzez powiększanie istniejącego lądu, jak na Hawajach, czy przez przynoszenie nowe wyspy na powierzchnię, jak w Surtsey, wyspie, która pojawiła się w 1963 roku wzdłuż grzbietu śródoceanicznego w pobliżu Islandia.

Nawet kształt mas lądowych Ziemi nawiązuje do wulkanów. Wulkany występują wzdłuż centrów rozprzestrzeniania się Ziemi, gdzie wybuchająca lawa powoli przesuwa górne warstwy Ziemi w różne konfiguracje. Zniszczenie litosfery (skorupy i górnego płaszcza) w strefach subdukcji powoduje również wybuchy wulkanów, gdy stopiona, mniej gęsta magma podnosi się z powrotem na powierzchnię Ziemi. Te wulkany powodują zagrożenia związane z wulkanami złożonymi, takimi jak Mt. Św. Heleny i Wezuwiusza. Skutki wybuchowych erupcji wulkanów kompozytowych obejmują niedogodności opóźnionego i odwołanego samolotu loty z powodu gęstego popiołu do zmian wzorców pogodowych, gdy pył wulkaniczny dociera do stratosfery i blokuje część słońca energia.

Pomimo negatywnych skutków aktywności wulkanicznej, wulkany są również pozytywne. Pył wulkaniczny, popiół i skały rozkładają się na gleby o wyjątkowej zdolności do zatrzymywania składników odżywczych i wody, dzięki czemu są bardzo żyzne. Te bogate gleby wulkaniczne, zwane andisolami, stanowią około 1 procent dostępnej powierzchni Ziemi.

Wulkany nadal ogrzewają lokalne środowiska. Gorące źródła wspierają lokalne siedliska dzikiej przyrody, a wiele społeczności wykorzystuje energię geotermalną do wytwarzania ciepła i energii.

Zespoły mineralne często rozwijają się z powodu płynów z intruzji magmowych. Od kamieni szlachetnych po złoto i inne metale, wulkany są związane z większością bogactw mineralnych Ziemi. Poszukiwania tych minerałów i innych rud napędzały wiele ludzkich badań na Ziemi.