10 микроскопических событий с гигантскими последствиями на Земле
Земля очень старая, очень большая и за века накопила множество мелких деталей, которые в прошлом были очень крупными и не всегда заметными. Современные технологии открыли невероятный вид на то немногое, что осталось от серьезных природных и человеческих событий прошлого или когда-либо продолжающих управлять планетой.
Стоп-кадр формирования Солнечной системы
Это тонкий срез камня, которому четыре с половиной года. Круглые пятна, называемые хондритами, дали этим метеорам название хондритов. Сегодня Хонды показывают ученым, как именно сформировалась Земля и остальная часть Солнечной системы.
Хондриты в буквальном смысле старше пыли, грязи и песка. Они образовались, когда Солнечная система была облаком межзвездной пыли, часть которой влилась в более крупный материал. Остальное начало накапливаться в более крупные предметы с большим весом. Этот процесс продолжался до появления центральной освещенной звезды, нашего Солнца. Оставшаяся часть пыли и конденсата стала планетами, лунами, астероидами и кометами.
Позже все планеты и большинство лун стали достаточно большими, чтобы развиваться самостоятельно. Важно изучить их сегодня, так как первый материал не сохранился.
Астероиды и некоторые другие объекты были слишком молоды для продолжения эволюции и оставались в Солнечной системе миллиарды лет, иногда разрушаясь и падая на Землю. Ученым известно, что описанный выше оптический хрящ является частью материала первоначального облака межзвездной пыли, из которого сформировалась Солнечная система.
Возможные кирпичики жизни в космосе
Это размытое и, казалось бы, расфокусированное изображение — химический эквивалент того, что можно увидеть в учебниках. Изготовленный с помощью очень интересного инструмента («индивидуальная микроскопия без контакта»), он показывает углерод и водород, присоединенные к трем бензольным кольцам.
Астрономам нравится гексагональная структура бензола. Это связано с тем, что он может концентрировать все различные типы молекул, встречающихся в космосе, включая полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Эти и другие органические молекулы на основе углерода составляют почти половину пыли и газа межзвездных облаков, витающих между звездами.
Поскольку жизнь на Земле основана на углероде, мы считаем, что она могла возникнуть из этих межзвездных органических молекул. Никто не знает наверняка, но ученые НАСА сделали удивительное открытие, изучая ПАУ. Они подвергли материал, похожий на ПАУ, пиримидин, воздействию суровых космических условий, воспроизведенных в лаборатории. В результате они обнаружили урацил, цитозин и тимин — три материала, содержащиеся в генетическом материале всего живого на Земле.
Однажды специалисты узнают, как зародилась жизнь на Земле. Мы уже знаем, что жизнь пережила ряд массовых вымираний с начала своего возникновения. Пожалуй, хуже всего пришлось следующим маленьким существам.
Цианобактерии: клетки, подарившие Земле кислород
Это изображение — именно то, что вы думаете. Это куча бактериальных клеток под микроскопом. Эти существа были известны как сине-зеленые водоросли, но сегодня их называют «цианобактериями». Первое удивительное событие в этих клетках: их возраст составляет один миллиард лет. Ученые обнаружили их, наряду с 29 другими видами, в миллиарднолетних геологических отложениях Австралии.
Как бактерии могут оставлять окаменелости? Цианобактерии крупнее других бактерий и имеют более толстые клеточные стенки. Они живут в слоях, образующих многослойные структуры — строматолиты и валуны. Когда древние строматолиты разрезают на очень тонкие плиты, могут появиться окаменелые цианобактерии, как на этой фотографии.
Еще один удивительный факт: без цианобактерий и других организмов, подобных им на этих фотографиях, жизнь, какой мы ее знаем, не существовала бы на Земле. В молодости атмосфера Земли напоминала дымчатый воздух луны Сатурна — Титана. Он был токсичен для современной жизни, но некоторые микроорганизмы, включая цианобактерии, смогли справиться с ним. Примерно 2,3 миллиарда лет назад цианобактерии приобрели способность полагаться на солнечный свет для выживания благодаря процессу фотосинтеза. Одним из побочных эффектов фотосинтеза был кислород, который был смертелен для микроорганизмов, любящих смог. Цианобактерий было так много, что так называемая кислородная катастрофа могла изменить атмосферу планеты и вызвать массовые вымирания на Земле. Но он также заложил основы современной флоры и фауны.
Произошло еще одно мощное событие — Великое вымирание, после которого исчезла почти вся жизнь на Земле. Одной из причин этого исчезновения была …
Сибирские траппы
Это то, что геологи называют тонким срезом породы, очень тонким. При рассмотрении под микроскопом в поляризованном свете минералы можно идентифицировать по цвету.
Это тонкий срез лейкократовой плагиоклазовой породы. Белые области на изображении — это минералы плагиоклаза, а синие — подозрительные. Обратите внимание, как сложены минералы. Видно, что они погружены в поток черного материала, который, подобно лаве на Гавайях, медленно течет слева направо на этом снимке.
Этот материал вытекал из недр территории нынешней Сибири в виде гавайской лавы около 250 миллионов лет назад. Потоп Сибирской ловушки произошел почти одновременно с крупнейшим массовым вымиранием жизни на Земле в пермском периоде. Базальтовый потоп продолжался в течение одного миллиона лет. Лавы было достаточно, чтобы задушить Сибирь под слоем толщиной в километр.
Жизнь на Земле была трудной. Во время Великого вымирания сыграли свою роль и другие факторы, но газы и пепел от извержений блокировали солнечный свет, токсичные газы выходили из лавы и загрязняли воздух и воду. В этот период исчезло 93-97% жизни на Земле.
Одни считают, что наводнения были вызваны мантийными плюмами, другие — тектоникой плит. Сибирская лава молчалива, но молчание ее смертоносных кристаллов очень красноречиво. Земля живет и умирает в цикле жизни и смерти. Часть этого фиксируется в горных породах, но не в атмосфере. А может, и нет;
Атмосфера Земли 420 000 лет назад
Эти крошечные пузырьки не появляются в воде. Они были заморожены во льдах сотни тысяч лет назад. Этот анализ воздуха позволил ученым многое узнать о древнем климате Земли, о том, как он менялся с течением времени и как может измениться в будущем.
Как воздух достиг льда и как определился его возраст? Снежинки задерживают воздух, когда падают на землю. Если снег не тает, он превращается в ледник с пузырьками воздуха. Иногда ледник движется горизонтально, плавая по воде и земле, но его положение быстро не меняется. Таким образом, ученые могут определить возраст различных горизонтальных слоев льда без углеродного датирования — новый слой всегда находится сверху. Действительно, именно так они обнаружили, что пузырьки в ледяных кернах Антарктиды и Гренландии содержат атмосферные частицы, возраст которых составляет 420 000 лет.
Изменение количества углекислого газа в воздухе, безусловно, влияет на климат. Сегодня это считается большой проблемой, но, к счастью, маленькие морские существа могут помочь нам справиться с ней.
Главный переработчик углерода
Это не спутниковый снимок леса с дорогами вокруг него. Это недавно открытая бактерия, небольшой вид алломонаса, который играет ключевую роль в удержании углекислого газа (CO2) под контролем.
Углерод встречается повсюду на Земле. Он находится в воздухе в определенных концентрациях, а океаны Земли вносят свой вклад в контроль. Морская вода поглощает и высвобождает атмосферный углекислый газ. Планктон питается углеродом и поглощает его. Когда они умирают, их тела погружаются на дно океана, где ими питаются бактерии. Затем бактерии выделяют углекислый газ, который в конечном итоге возвращается в атмосферу Земли.
По крайней мере, так считают ученые. Большая часть этого процесса происходит глубоко в океане, куда ученые не могут добраться. Раньше считалось, что в этом процессе участвует множество различных бактерий. Однако недавно выяснилось, что Allomenus питаются только тем, что называют 7. Это открытие значительно облегчило создание моделей круговорота углерода в океанах.
Растения возрастом девять миллионов лет
Растения помогают поддерживать дыхание атмосферы. Вышеупомянутое изделие представляет собой ископаемое растение из камня, встреченного миллионы лет назад. Ученые не знают, сколько тепла может выдержать органическая материя. Благодаря этому открытию мы знаем, что жизнь на Марсе могла сохраниться таким же образом.
Послушайте, что произошло: серия из семи различных космических объектов приземлилась в районе современной Аргентины около девяти миллионов лет назад. Почва там была покрыта порошкообразным грунтом, называемым рыхлым материалом. Она расплавилась и быстро превратилась в стекло. Ученые провели серию экспериментов и обнаружили, что после ряда неудачных попыток, при температуре около 1480 градусов Цельсия, вода во внешнем слое растения поглотила достаточно тепла, чтобы защитить хрупкую внутреннюю структуру. Нечто подобное происходит и при выпечке.
Марс также покрыт множеством и имеет множество кратеров. В течение миллиардов лет на Красной планете не было ни озер, ни рек, но они, возможно, существовали. На Марсе могла бы существовать жизнь, и по счастливой случайности при ударе метеорита она могла бы быть защищена от мирового стекла, как это происходит с растительностью на Земле.
Стоп-кадр крупнейшего из последних извержений вулканов
Эта съемка похожа на «морскую звезду» Ван Гога, но на самом деле является еще одним геологическим срезом вулканической породы. У него много острых углов. Этот взрыв был сильным и не был медленной лавой Гавайев.
Более крупные части представляют собой фрагменты разрушенных минералов. Они находятся в расплавленной породе, которая текла вокруг них. Если присмотреться, можно увидеть темные углубления в пиленой породе, растекающиеся, как расплавленные конфеты.
Это лишь малая часть переизбытка Тоба, который произошел около 75 000 лет назад. Этот взрыв, крупнейший в истории человечества, выпустил в небо 2 900 километров магмы и 3 триллиона фунтов бога. Когда произошел взрыв, минеральные кристаллы распались на фрагменты. Через несколько секунд они оказались в ловушке горячих вулканических газов. Газ быстро растворился, оставив пустоты в частицах пепла, которые в поляризованном свете кажутся черными. Спустя десятки тысяч лет геологи изучили эти фрагменты и были поражены пикантностью Тоба. Пепел от взрыва покрыл более 7000 км в Восточной Африке.
Укротители огня
На этом рисунке все просто. Желтовато-коричневый материал — это грязь, частицы светлого цвета — пепел от деревянного костра, а темно-серый материал — частично сгоревший. Парадоксально, но это свидетельство того, что люди приручили огонь миллионы лет назад — гораздо раньше, чем предполагалось.
Оценки точной даты одомашнивания огня всегда были нестабильными. Трудно сказать, являются ли древние слои пепла остатками лесных пожаров или происходят от приготовления пищи. Несколько лет назад в золе были применены передовые технологии. Пепел поступает из пещерных каминов Южной Африки, существовавших миллионы лет. Она нетронута и не могла возникнуть в результате естественных процессов. Неподалеку были найдены каменные орудия труда.
Перед нами лежит растительный ясень, принадлежавший кому-то, вероятно, Homo erectus, который принес его в пещеру миллион лет назад. И это был не вегетарианец. Потому что неподалеку были найдены обгоревшие кости.
Сила огня стала фундаментом нашего превращения в правителей земли, которыми мы себя сегодня считаем. Но действительно ли мы джентльмены? Ученые начинают понимать, что самая большая масса живых существ на планете на самом деле может быть скрыта в скалистой коре под морем. И эти маленькие существа называются …
Эндолиты
Самый простой способ назвать эти маленькие зеленые штучки: «витые минеральные штаммы, производимые бактериями, которые окисляют железо и экспортируют его в инкубационные эксперименты из скважин Хуан-де-Фука».
Ключевое слово здесь — «колодцы». Ученые бурили на дне моря и обнаружили, что там живут бактерии. Эти маленькие обитатели скалы, называемые энтрогетами, были там и в прошлом. Они живут на камне и питаются им. Ученые знают о них уже давно, но недавно они заподозрили, что эндолитов на планете может быть слишком много.
Большая часть Земли покрыта корой океана. Дно океана состоит из базальтовой лавы, которая взрывается в костяке центрального класса и снимается со спины в таком соотношении, как в фильме «Фор». Здесь много воды и тепла, необходимых для развития жизни над землей. Кроме того, водная жизнь в центральном классовом хребте водного источника признана отличной. Почему бы им не процветать на дне океана?
Представьте себе живые организмы, обитающие в коре океана. Ученые, нарисовавшие это изображение зеленого исполнительного органа, считают, что на дне океана может быть больше биомассы, чем на суше и в море.
