Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Развитие климата на планетах земной группы




БИЛЕТ 4

ВЕНЕРА, ЗЕМЛЯ И МАРС на ранних этапах своей истории могли иметь достаточно умеренный климат, чтобы на их поверхности в течение долгого времени существовала «жизнетворная» вода в жидком состоянии. Особенности обмена углекислым газом между атмосферой и сушей — а не только расстояние от планеты до Солнца — объясняют, почему Венера лишилась своей воды, Марс замерз, а Земля осталась пригодной для жизни.

Земля с ее пригодной для жизни средней t +15 °С образов. на подходящем расстоянии от Солнца, а Марс (- 60 °С) и Венера (+460 °С) — нет; в результате только на поверхности Земли есть необходимая для жизни вода в жидком состоянии.

Планеты были когда-то очень похожи. Они состояли из одинаковых пород, имели атмосферы с примерно одинаковым газовым составом. Принципиально различный климат возник на них в основном из-за различий в круговороте углекислого газа (СО2),— обмене им между корой планеты и атмосферой. Углекислый газ пропускает солнечный свет, но поглощает инфракрасное излучение (тепло) планеты и переизлучает часть этого тепла назад к ее поверхности.

Когда поверхность планеты остывает, количество углекислого газа в атмосфере увеличивается, когда же температура поверхности растет, его количество уменьшается. Марс сейчас «заморожен», поскольку он потерял способность возвращать газ в атмосферу, а на Венере — пекло, поскольку там, наоборот, отсутствует механизм выведения углекислого газа из атмосферы. (Меркурий не имеет атмосферы; температура его поверхности полностью зависит от излучения Солнца.)

Углекислого газа на Земле в избытке: его запасов, сосредоточенных в карбонатных осадоч. гп, достаточно для создания атмосферного давления в 60 бар: (В современной атмосфере углекислый газ создает давление 0,0003 бар.). Только находясь в относит.узком поясе орбит — между 0,95 и 1,01 а. е., — Земля может избежать климат. катастрофы («непрерывно обитаемая зона» (НОЗ)).

Карбонатно-силикатный геохимический цикл имеет продолжительность около 500 тыс. лет. В ходе этого цикла СО2 вымывается из атмосферы, накапливается в карбонатных породах, а затем вновь возвращается в воздух. Осадочные породы опускаются в недра планеты, где под воздействием высоких температур и давления выделяют углекислый газ, который возвращается в атмосферу преимущественно в ходе вулканической деятельности.

Если все океаны замерзнут, дожди практически прекратятся и содержание углекислого газа в атмосфере начнет расти. При современной скорости выделения газа за 20 млн лет температура поверхности Земли примерно до + 50 °С, а это более чем достаточно, для того чтобы растаяли льды и восстановились нормальные климатические условия.

Биота несет главную ответственность за изменения климата Земли. Уменьшение содержания СО2 в атмосфере в течение всей геологической истории Земли было прямым следствием биологического «вмешательства».

Углекислый газ, который не участвует в карбонатно-силикатном цикле (около 20 %), поглощается фотосинтезируюшими растениями. Когда растения умирают, входящий в их состав углерод откладывается в осадочных породах. В процессе горообразования осад. гп поднимаются и углерод получает возможность вступать в реакцию с атмосф. O2 с образованием углекислого газа.

На уровень содержания СО2 в атмосфере большее влияние оказ. физ., а не биолог. процессы.

В современной атмосфере Марса углекислый газ создает давление лишь в 0,006 бар и обеспечивает парниковый эффект с величиной всего 6 С. Поверхность Марса изрезана множеством каналов, большинство из которых, возможно, было создано потоками воды. Скорость эрозии на планете в течение первого миллиарда лет ее истории была также выше, чем сейчас. Этот факт лишний раз свидетельствует в пользу предположения, что когда-то Марс был достаточно теплым для того, чтобы на его поверхности вода оставалась жидкой.

Марс имел достаточные запасы СО2, но остыл, поскольку там ослаб круговорот СО2. Система круговорота, возможно, выводила СО2 из атмосферы благодаря тем же процессам эрозии, что и на Земле. Однако механизм, который возвращал газ в окружающую среду, мог быть существенно иным, поскольку на такой маленькой планете, как Марс, вероятно, отсутствовала ярко выраженная тектоника плит.

Марс, очевидно, охлаждался не потому, что получал меньше солнечного света, чем Земля, а потому, что сам был меньше. В конце концов, его недра стали настолько холодными, что потеряли способность высвобождать углекислый газ из карбонатных пород. Весь СО2, вымываемый из атмосферы, оставался заключенным в грунте.

Дж. Льюис предположил, что Венера никогда не имела много воды, поскольку та часть туманности, где сформировалась Венера, была слишком горячей для образования гидратированных минералов.

Альтернативная теория гласит, что первоначально Венера имела достаточно воды, но потеряла ее, когда эта жизнетворная субстанция нашла путь в верхние слои атмосферы. Там под действием солнечного света молекулы воды распадаются и освобождающиеся атомы водорода улетучиваются в космос.

Классическое объяснение — теория разгоняющегося парникового эффекта — предполагает, что на поверхности Венеры воды никогда не было. вода на поверхности не может оставаться жидкой, если поток солнеч. света, падающего на планету, превышает некоторую критическую величину. Теория влажного парника - После исчезновения океанов прекратилось формирование карбонатов и углекислый газ начал накапливаться в атмосфере. В итоге давление в 93 бар в современной атмосфере планеты обеспечивается в основном углекислым газом. Газообразные соединения серы, которые первоначально были редки, поскольку они легко раствор. в воде, также накапливались и образов. облака из капелек H2SO4, кот. сейчас явл. отличительной чертой Венеры.

Именно СО2, а не расстояние от Венеры до Солнца определяет сегодняшнюю высокую температуру ее поверхности. К Венере приходит в 1,9 раз больше солнечной радиации, чем к Земле, но ее кислотные облака отражают около 80% солнечного света, так что поглощает солнечной энергии Венера значительно меньше, чем Земля. В отсутствие парникового эффекта Венера была бы холоднее Земли и лишь ненамного теплее Марса.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-05-06; Просмотров: 385; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.008 сек.