В чем важность вулканов для жизни на Земле?

Несмотря на свою репутацию разрушительной силы, вулканы на самом деле имели решающее значение для развития жизни на Земле. Без вулканов большая часть воды на Земле все еще находилась бы в коре и мантии. Ранние извержения вулканов привели к образованию второй атмосферы Земли, что привело к образованию современной атмосферы Земли. Помимо воды и воздуха, вулканы ответственны за сушу, что является еще одной необходимостью для многих форм жизни. Вулканы могут быть разрушительными в данный момент, но в конечном итоге жизнь на Земле не была бы такой же, если бы она вообще существовала, без вулканов.

Накапливающийся материал, образующий Землю, соединился с разной степенью насилия. Трение сталкивающегося материала в сочетании с теплом от радиоактивного распада. В результате получилась вращающаяся расплавленная масса.

Земля

По мере того как вращающаяся расплавленная масса замедлялась и охлаждалась, в кипящем котле образовывался твердый поверхностный слой. Горячий материал под ним продолжал кипеть и пузыриться на поверхности. Поверхностный слой накипи перемещался, иногда накапливая более толстые слои, а иногда снова погружаясь в расплавленную массу. Однако со временем поверхность стала более прочной. Извержения вулканов продолжались, но образовалась первая земля.

Атмосфера

По мере накопления массы Земли менее плотные газы, захваченные Землей, начали подниматься на поверхность. Вулканические извержения уносили газы и воду из недр Земли. Используя сегодняшние извержения в качестве модели, ученые полагают, что атмосфера, созданная этими вулканами, состояла из водяного пара, окиси углерода, двуокиси углерода, соляной кислоты, метана, аммиака, азота и серы газы. Доказательства этой ранней атмосферы включают обширные пластинчатые железные образования. Эти горные образования не встречаются в богатой кислородом среде, такой как нынешняя атмосфера Земли.

Воды

По мере охлаждения протоземли накапливалась все более плотная атмосфера. В конце концов атмосфера достигла максимальной способности удерживать воду, и начался дождь. Вулканы продолжали извергаться, Земля остывала, а дождь продолжал ливать. В конце концов вода начала накапливаться, образуя первый океан. В том первом океане была пресная вода.

Некоторые из самых старых горных пород на Земле, возраст которых составляет около 3,5 миллиардов лет, содержат окаменелости, идентифицированные как бактериальные. Немного более старые породы, возраст которых составляет около 3,8 миллиарда лет, содержат следы органических соединений. В 1952 году аспирант Стэнли Миллер поставил эксперимент по моделированию условий в океанах и атмосфере ранней Земли. Герметичная система Миллера содержала воду и неорганические соединения, подобные тем, которые содержатся в вулканических газах. Он удалил кислород и вставил электроды, чтобы имитировать молнию, которая обычно сопровождает извержения вулканов из-за разрушения атмосферы вулканической пылью и газами. Чтобы смоделировать естественное испарение и конденсацию, Миллер провел свою экспериментальную пивоварню через циклы нагрева и охлаждения в течение недели, пропуская электрические искры через колбу. Через неделю запечатанная система Миллера содержала аминокислоты, строительные блоки живых материалов.

Последующие эксперименты Миллера и других показали, что встряхивание колбы для имитации волнового воздействия приводит к тому, что некоторые аминокислоты собираются вместе в маленькие пузырьки, напоминающие простейшие бактерии. Они также показали, что аминокислоты будут прилипать к некоторым природным минералам. Хотя ученые еще не запустили жизнь в колбе, эксперименты показывают, что материалы простых форм жизни возникли в ранних океанах Земли. Анализ ДНК современных форм жизни, от бактерий до людей, показывает, что самые ранние простые предки жили в горячей воде.

В то время как большая часть современной жизни задохнется в атмосфере, созданной ранним вулканом, некоторые формы жизни процветают в этих условиях. Простые бактерии, подобные тем, что обнаруживаются в глубоководных жерлах, показывают, что бактерии выживают в суровых условиях. Окаменелости цианобактерий, типа фотосинтезирующих сине-зеленых водорослей, развились и распространились в древнем океане. Отходящий продукт их дыхания, кислород, в конечном итоге отравил их атмосферу. Их загрязнение изменило атмосферу в достаточной степени, чтобы позволить развитие зависимых от кислорода форм жизни.

Важность вулканов для жизни не закончилась с появлением богатой кислородом атмосферы. Магматические породы составляют более 80 процентов поверхности Земли, как над, так и под поверхностью океана. Магматические породы (горные породы) включают вулканические (извергнутые) и плутонические (расплавленный материал, который охладился перед извержением) породы. Вулканические извержения продолжают увеличивать сушу, либо за счет расширения существующих земель, как на Гавайях, либо за счет новые острова на поверхности, такие как Суртси, остров, который возник в 1963 году вдоль срединно-океанического хребта недалеко от Исландия.

Даже форма суши Земли связана с вулканами. Вулканы возникают вдоль центров распространения Земли, где извергающаяся лава медленно толкает верхние слои Земли в различные конфигурации. Разрушение литосферы (коры и верхней мантии) в зонах субдукции также вызывает образование вулканов, когда расплавленная менее плотная магма поднимается обратно на поверхность Земли. Эти вулканы вызывают опасности, связанные с составными вулканами, такими как Mt. Святой Елены и Везувия. Последствия взрывных извержений составных вулканов варьируются от неудобств, связанных с задержкой и отменой полета самолета. полеты из-за густого пепла к изменениям погодных условий, когда вулканическая пыль достигает стратосферы и блокирует часть солнечной энергия.

Несмотря на негативное влияние вулканической активности, есть и положительные стороны вулканов. Вулканическая пыль, пепел и камни разлагаются на почвы с исключительной способностью удерживать питательные вещества и воду, что делает их очень плодородными. Эти богатые вулканические почвы, называемые андизолями, составляют около 1 процента доступной поверхности Земли.

Вулканы продолжают нагревать окружающую среду. Горячие источники поддерживают среду обитания местных диких животных, и многие общины используют геотермальную энергию для производства тепла и электроэнергии.

Минеральные ассоциации часто возникают за счет флюидов из магматических интрузий. От драгоценных камней до золота и других металлов вулканы связаны с большей частью минеральных богатств Земли. Поиск этих минералов и других руд послужил толчком для многих человеческих исследований Земли.