В 1940 году предполагалось, что внутреннее ядро, обнаруженное Леманн, представляет собой огромный шар из твердого металла. Он до сих пор горячий, достаточно горячий, чтобы расплавить железо, но большое давление внизу сохраняет его твердым. Внутреннее ядро вращается внутри расплавленного внешнего ядра. Предполагается, что вязкий переход от твердой части к жидкой делает внешнее ядро сложным водоворотом течений и вихрей. Это движение лучше всего объясняет, как создается мощное магнитное поле Земли, которое в Солнечной системе уступает только Юпитеру.
Классификация минералов
Сегодня минералы организованы по системе классификации Никеля-Штрунца, предложенной в 1941 году и с тех пор регулярно обновляемой.
1. Самородные элементы
Эта группа включает в себя элементы, встречающиеся в природе в чистом виде. К самородным элементам относятся металлы, такие как золото и серебро, и неметаллы, такие как сера и углерод (в форме алмаза, графита и угля).
2. Сульфиды
Этот класс состоит из соединений, содержащих ионы сульфида. Обычно эти ионы тесно связаны с металлами. Некоторые элементы этого класса представляют собой ценные руды. Пирит — сульфидный минерал класса, который ошибочно принимают за золото и называют «золотом дурака».
3. Галогениды
Эти минералы представляют собой соединения галоидов, таких как хлор, фтор и йод. Наиболее значимый из них — галит — минеральная форма хлорида натрия, хорошо известная в быту как поваренная соль.
4. Оксиды и гидроксиды
Большую часть минералов этого класса составляют простые оксиды и включают в себя медную и железную руду, а также лед, твердую форму воды. В дополнение к ним, сюда же входят некоторые драгоценные камни, например рубин и сапфир.
5. Карбонаты и нитраты
Этот класс представлен соединениями с ионами, состоящими из углерода и кислорода, реже азота и кислорода. Сюда входят кальцит и мелоподобные минералы в известняках. Нитратный минерал селитра — одна из составляющих пороха.
6. Бораты
Один из самых малочисленных классов в системе. Борат — это соединение, включающее в себя бор и кислород. Самый известный минерал класса — бура, которая используется в производстве чистящих средств.
7. Сульфаты и их производные
В отличие от второго класса (сульфидов), эти серосодержащие соединения также имеют атомы кислорода в составе. Кроме того, класс включает в себя хроматы, молибдаты и вольфраматы, они сходны по химическому составу, но встречаются реже.
8. Фосфаты и их производные
Минералы этого класса, в которых преобладает фосфор, а также включающие в себя арсенаты и вандаты, — многочисленны, но их тяжело найти. Одним из самых распространенных минералов является апатит — природная форма фосфата кальция, из которого состоит зубная эмаль.
9. Силикаты
Этот класс отличается разнообразием и сюда входят 90 % всех горных пород Земли. Основу силикатов составляют по-разному организованные ячейки диоксида кремния. Сюда же входит слюда и полевой шпат.
10. Органические соединения
Некоторые геологи не считают эти соединения минералами, потому что они образовались в результате биологического, а не геологического процесса. Этот класс включает в себя янтарь — окаменелую форму древесной смолы.
Она основана на структуре кристаллов и химическом составе минералов.
Первая версия системы минералов носила имя немецкого геолога Карла Гуго Штрунца. Карл, будучи куратором минералогии в Берлинском техническом университете имени Гумбольдта, решил сгруппировать образцы по их химическим свойствам.
В итоге он разделил минералы на 10 классов. В 2001 году американец Эрнест Никель переработал классификацию, с тех пор она стала называться системой Никеля-Штрунца.
Метеорадар
Радар был инновационной разработкой времен Второй мировой войны. Операторы сканировали небо, чтобы вычислить самолет противника, но часто приборы улавливали ложные сигналы приближающихся дождевых облаков. В мирное время это могло бы стать новым инструментом прогнозирования погоды.
В современных метеорадарах используется эффект Доплера, с помощью которого можно определить направление, куда двигается погодное явление.
Радар — это система, которая, используя радиоимпульсы, может определять объекты, находящиеся далеко за пределами горизонта. Радиоволны отражаются от любого объекта на их пути — будь то флот авианосцев или ливневые облака, радиоэхо, возвращающееся на радиолокационную станцию, говорит операторам об обнаруженном объекте. Канадские ученые нашли способ соотнести интенсивность радиолокационного эха с силой дождя, а британские — связали схемы распространения эха с типами облаков. Метеорадар позволял наблюдать за развитием погодных явлений, например, таких как смерчи. Это привело не только к улучшению радара, как устройства, но и к лучшему пониманию метеорологии. К 1980-м годам метеорадар стал стандартным инструментом для прогнозирования погоды.
Эдиакарская биота: вымершие формы жизни
Раньше считалось, что жизнь на Земле появилась в кембрийский период, около 540 млн лет назад. Но затем находка, обнаруженная в Эдиакарских холмах Южной Австралии, заставила людей пересмотреть свои взгляды.
В 1946 году австралийский палеонтолог Рег Спригг стал находить в скалах окаменелости, которые он считал останками древних медуз, и датировал их началом кембрия. Похожие окаменелости обнаруживались повсюду, некоторые даже в более старых породах, что противоречило убеждению о зарождении жизни в кембрийский период. Поэтому считалось, что эти странные по форме окаменелости были всего лишь узорами, оставленными рябью и пузырьками в осадочной породе.
Эдиакарская дикинсония описывается как примитивное растение, гриб или членистое животное. Возможно, она представляет абсолютно другое царство живой природы, ныне вымершее.
Однако к 1960-м годам стало ясно, что найденные Сприггом окаменелости представляли собой многоклеточную жизнь, которая существовала до кембрия около 575 млн лет назад. Известные как эдиакарская биота, эти странные окаменелости одновременно напоминали листья папоротника, плоских червей и мокриц. Были ли они нашими первыми предками? С началом кембрийского периода они внезапно исчезли. Возможно, они просто были альтернативной формой жизни, которой не удалось выжить.
Микроокаменелости
В то время как научное сообщество занималось определением возраста эдиакарской биоты, находка другого вида окаменелостей в 1953 году в районе хребта Ганфлинт (Миннесота) внесла большие коррективы в представление о геологическом и биологическом этапах развития.
Из ископаемых микроорганизмов, подобных тем, что содержатся в кремнистых сланцах Ганфлинта, формируются строматолиты. Эти столбчатые окаменелости состоят из миллионов колоний бактерий, в которых новое поколение вырастает на остатках предыдущего.
Животные, растения и грибы — далеко не единственные живые организмы на Земле. Уже в XVIII веке было известно, что существует невидимый мир микроорганизмов, таких как бактерии, дрожжи и амебы. Поначалу бактериальная палеонтология была сосредоточена на органических отложениях, таких, из которых состояли определенные виды известняка и мела. Под микроскопом богатые кальцием останки оказались панцирями или раковинами микроскопических морских существ, ушедшими на дно после распада мягких частей животных. Эти залежи образовались в периоды палеозоя и мезозоя, когда на Земле уже существовали сложные формы жизни. Например, меловой период (145–66 млн лет назад) назван так в честь больших отложений мела, сформированных из известковых скелетов водорослей кокколитофорид.
В то же время в области хребта Ганфлинт также содержится слой кремнистого известняка, которому около 1,9 млрд лет. Он состоит из слоев красного железа и черного кремнезема. В 1953 году палеонтолог Стэнли Тайлер изучил черный слой под микроскопом и обнаружил маленькие сферы и палочковидные объекты длиной около 10 микрометров, очень похожие на клетки бактерий. Последующий анализ показал, что это были цианобактерии, способные к фотосинтезу. Это открытие отодвинуло назад время возникновения жизни. Был открыт протерозойский эон — время, когда на Земле существовали только простейшие одноклеточные организмы. В настоящее время считается, что первые организмы, подобные бактериям, появились 2,5 млрд лет назад.
Срединно-Атлантический хребет
В 1870-х годах члены экспедиции «Челленджер» обнаружили область с неровным морским дном в центре Атлантики. В 1953 году была открыта самая большая по протяженности горная цепь, скрытая под водами океана.
Срединно-Атлантический хребет петляет по дну океана, но не соприкасается с континентами.
Ученые на борту судна «Челленджер» изучали возможные пути прокладки трансатлантического телеграфного кабеля. Позже исследователи проявляли к рельефу дна более научный интерес. Изобретение эхолота сильно облегчило им задачу — эхолот отправляет в воду резкие звуковые импульсы и принимает эхо, отраженное от морского дна. Это был более быстрый и точный метод картографирования морского дна по сравнению с методами, существовавшими ранее. К 1925 году зондирование, проведенное немецким научно-исследовательским судном «Метеор», показало, что неровный рельеф под водой представляет собой протяженную систему подводных хребтов, которые огибали южную оконечность Африки и заходили в Индийский океан.
Только в 1950-е годы была составлена наглядная карта всей системы, во многом благодаря работе американских геологов и картографов — Мориса Юинга, Брюса Хейзена и Мари Тарп. Юинг и Хейзен собирали данные зондирования на борту исследовательского судна «Верна». Женщинам было запрещено «работать в полях» на исследовательском судне, поэтому Тарп, вернувшись в Нью-Йорк, объединила полученную информацию с данными об океаническом дне, собранными исследователями Океанографического института Вудс-Хоул в Массачусетсе. В 1953 году она показала самую подробную на сегодняшний день карту дна всей Атлантики, где по центру проходили высокие хребты с глубокими равнинами между ними. Это был Срединно-Атлантический хребет, и как было открыто позднее, только часть подводной горной цепи, простирающейся от Арктики до восточной части Индийского океана. Вскоре выяснили, что область хребта была сейсмически-активной (и остается такой до сих пор), а вулканические острова, такие как Исландия, сформировались в местах, где часть хребта пробила поверхность.