Hvorfor er jorden blå?

Set fra rummet, jorden er blå. Jorden har været blå i over 4 milliarder år på grund af det flydende vand på dens overflade. Hvordan har Jorden formået at opretholde flydende vand på sin overflade i så lang tid?

Der er kun én kendt planet med permanente vandmasser på overfladen:vores. Geovidenskab tillader os at forklare, hvorfor Jorden næsten altid har været blå:den er hverken for varm eller for kold. Hvis Jorden først var rød og sort, den har været blå i mere end 4 milliarder år, med sjældne undtagelser, når det blev for koldt og blev til en hvid snebold.

Denne utrolige egenskab skyldes samspillet mellem vandkredsløbet med pladetektonikken og drivhuseffekten, samt konfigurationen af ​​solsystemet. I dag, Jordens gennemsnitlige overfladetemperatur er omkring 15°C, koldere end Venus (465 °C) og varmere end Mars (-60 °C i gennemsnit). På jorden, ved havoverfladen, vand fryser under 0°C og koger ved 100°C. Jordens overflade holdes således inden for et temperaturområde, der kan virke stort for os, men er faktisk ret smal sammenlignet med andre planeter, og det har det været i milliarder af år.

Drivhusgasser spiller deres rolle

Den gennemsnitlige temperatur på en planets overflade afhænger af samspillet mellem tre parametre, der kan variere meget fra den ene planet til den næste:

• Den energi, der kommer fra solen.
• Overfladens albedo, betyder, hvor meget det reflekterer solstråling væk.
• Drivhusgasser, som fanger solstråling i jordens atmosfære. Uden drivhusgasser, Jordens overflade ville have en temperatur omkring -15°C og sandsynligvis blottet for flydende vand.

Interaktioner mellem sollys, albedo, og drivhusgasser har holdt en nogenlunde konstant energibalance, siden de første oceaner dukkede op på Jorden.

Tidligt i jordens historie, den unge sol var mindre klar, og vores planet modtog mindre energi fra den. Imidlertid, niveauer af drivhusgasser såsom CO ₂ og metan var meget højere end i dag, som holdt overfladetemperaturer høje nok til, at vandet var flydende.

Drivhuseffekten faldt over tid, fordi CO ₂ kan fjernes fra atmosfæren ved to processer. Først, den forsurende effekt af CO ₂ opløst i overfladevand får sten til at opløses, som frigiver calcium. Calcium kombineres med den opløste CO ₂ at danne karbonatsten såsom kalksten, en af ​​de vigtigste kulstofdræn.

Den anden vask er organisk kulstof lagret i sedimentære bjergarter. Organismer på land og i havet bruger CO ₂ at opbygge organisk stof under fotosyntesen, hvoraf en del aflejres på bunden af ​​havet, når organismerne dør. der, det organiske stof er inkorporeret i sedimentære bjergarter, hvor det kan opbevares i millioner af år.

Uden tektonik, ingen oceaner; uden oceaner, ingen tektonik

Selvom kulstofdræn lagrer CO ₂ væk fra atmosfæren, vulkaner og oceaniske højdedrag leverer CO ₂ tilbage i atmosfæren. Denne levering opretholdes gennem pladetektonik. Over lange tidsskalaer, pladetektonik hjælper med at holde Jordens overfladetemperatur i det område, der tillader overfladevand at være flydende. Tilstedeværelsen af ​​flydende vand og pladetektonik er således tæt forbundet. Hvordan sker det?

Havbunden er sammensat af oceaniske plader. De bevæger sig væk fra oceaniske højdedrag, kæden af ​​undersøiske vulkaner, der løber hen over planeten, og derefter ned mod Jordens dybder gennem subduktion. I løbet af de hundreder af millioner af år, de krydser havene, oceaniske plader bliver hydreret:deres mineraler inkorporerer vand, som ændrer deres mekaniske egenskaber. Efterhånden som de subduceres, oceaniske plader dehydrerer til sidst; det frigivne vand producerer til sidst magma, der danner granitter, kontinenternes grundfjeld. Uden flydende vand, der ville ikke være nogen tektonik og derfor ingen kontinenter!

På grund af denne genanvendelse af ældre oceaniske plader i kappen, nye plader dannes konstant af materiale, der er udbrudt ved oceaniske højdedrag. Når dette materiale stiger gennem kappen og til havbunden, det køler og frigiver CO ₂ , hjælper med at opretholde drivhusgaskoncentrationer. Vand forbliver flydende og Jorden forbliver blå, som det har været i flere milliarder år.

Fra sort og rød til blå

Det har længe været antaget, at vandrige himmellegemer fra det ydre solsystem bragte vand til den nyligt dannede Jord. Et af vores team offentliggjorde for nylig en undersøgelse, der sætter spørgsmålstegn ved denne hypotese og antyder, at vand - dvs. brint og ilt - kunne være bragt i stedet af de klipper, der dannede Jorden.

Da Jorden først blev dannet for 4,5 milliarder år siden, det var sandsynligvis for varmt til, at vand kunne være flydende ved overfladen. I hvert fald hvis der havde været oceaner, de ville helt sikkert have fordampet ved det gigantiske nedslag mellem den unge Jord og en planetarisk krop (sandsynligvis lige så stor som Mars), som smeltede vores planets overflade og dannede Månen for 4,4 milliarder år siden.

Da jordens overflade langsomt afkøledes og størknede efter sammenstødet, det var sandsynligvis dækket af mørke basaltiske sten, med hverken liv eller vand. Kølende magmaer frigiver elementer som brint, ilt, og kulstof som gas indeholdende molekyler såsom vand, carbondioxid, og/eller metan. De første oceaner kan derfor være dannet relativt hurtigt efter nedslaget. De første kendte mineraler på Jorden bærer den kemiske signatur af interaktioner med flydende vand. Dermed, Jorden kan have været blå i næsten 4,4 milliarder år.

Det første ubestridelige bevis for oceaner på Jordens overflade er 3,8 milliarder år gammelt, inklusive de ældste marine sedimenter, fundet i Isua og Akilia (Grønland) og Nuvvuagittuq (Canada), og de ældste pude lavaer, unikt formede klipper, der dannes, når lava afkøles under vandet.

Uanset om de er 3,8 eller 4,4 milliarder år gamle, havenes historie er knyttet til Jordens og livets. I dag, menneskelige aktiviteter får havene til at blive surere og varmere. Oceaner vil ikke forsvinde, men livet indeni er truet. Vores CO ₂ emissioner overstiger de globale vulkanske emissioner med en faktor 70, bringe den eksisterende balance mellem processer, der opererer på jordens overflade, og dem dybt inde i den, i fare. Vores samfund er afhængige af begge dele.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.