ikoktejl

Archiv vydání magazínu Koktejl

ŽIVOT ZEMĚ A ŽIVOT NA ZEMI

Pohyby částí zemského povrchu popisuje desková tektonika, pohyby kontinentů lze z družic i přímo měřit. Desková tektonika způsobuje "přeorávání" zemského povrchu. Zatím si však jen málo lidí uvědomuje, jak velký vliv má toto přeorávání povrchu Země na kvalitu a rozmanitost života na Zemi.

DOBRODRUŽSTVÍ VZNIKU PLANET

Planety sluneční soustavy jsou pravděpodobně důsledkem osamělosti Slunce. Při vzniku hvězdy (i Slunce) se původní obrovitý plynoprachový oblak velmi smršťuje. Jeho počáteční rotace, třeba i nepatrná, se smršťováním urychluje, a to podle stejného principu jako se roztáčí krasobruslařka, která připažuje ruce. Pokud vzniká osamělá hvězda, nemůže se všechen materiál mračna zhroutit až na hvězdu, neboť tomu zabrání odstředivé síly. Vytvoří se rotující disk, v jehož středu se rodí nová hvězda. Kolem ní víří zbylý materiál, ve kterém je uschována většina rotační energie disku, přestože obsahuje malé procento hmoty celého disku. Zde vznikají planety shlukováním a nabalováním prachu.

Po několika milionech let shlukování zárodků planet vypudí mladá hvězda svým hvězdným větrem lehké atomy ze svého relativně blízkého okolí. Co se nestačilo nabalit na větší tělesa je zahřáto, plyny odpařeny a tlakem záření hvězdného větru vypuzeny dále od hvězdy. Proto jsou u Slunce planety kamenné. Ve vzdálenosti, kam tak tak dosáhl sluneční vítr vznikly největší planety Jupiter a Saturn, a to z plynů vymetených z vnitřních částí sluneční soustavy. Ještě vzdálenější oblasti obsahují také plynové planety, ale již menší, neboť sem již přísun plynů z okolí Slunce nedosáhl.

Nastíněná teorie poměrně dobře odpovídá pozorováním a logicky vysvětluje rozmístění a odlišnost Zemi podobných planet od plynových gigantů za Marsem. Blíže u hvězdy budou planety složeny převážně z těžkých prvků, ve větší vzdálenosti budou převažovat plynové planety, a to větší blíže ke hvězdě. Toto je tedy báječné dobrodružství vzniku planet, takto příroda či Bůh nachystal plátno pro nejkrásnější umělecké dílo, jakým život bezesporu je. Kéž by si tento fakt uvědomili všichni ti, kteří jsou obdařeni mocí do tohoto zatím ojedinělého plátna zasahovat, a pečlivěji vážili své kroky.

MLÁDÍ ZEMĚ

Je to skutečně nádherný zázrak přírody, málokdo nezjihne při pohledu na modrobílou planetu Zemi vycházející nad mrtvým Měsícem. Ale od počátku věků tomu tak nebylo. Po "profouknutí" plynoprachového zárodečného disku slunečním větrem zbylo blízko mladého Slunce jen málo lehkých plynů. Pravděpodobně zde však byla již větší tělesa, která se poměrně rychle spojovala do zárodků planet - planetisimál. Ve větších tělesech se zachovalo dostatečné množství vody a jiných lehkých a těkavých sloučenin.

Pády těles na planetisimály byly spojeny s velkým výdejem energie, hlavně z tohoto důvodu byly mladé planety přetaveny v celém svém objemu. Díky tomu mají planety a jiná velká tělesa odděleno těžké kovové jádro od lehčího pláště. Při přetavení planet se též uvolnily prvotní atmosféry. Po vyčerpání většiny meziplanetárního "smetí" a skončení intenzivního bombardování však povrchy kamenných planet utuhly. Netrvalo to více než pár set milionů let po zformování mladých planet.

Sto padesát milionů kilometrů od mladého Slunce se vytvořila planeta, která rozhodně nevypadala na budoucí matku života. Povrch byl vyhříván jednak vnitřním teplem po dopadech meteoritů, jednak mohutným skleníkovým efektem. Atmosféra byla složena především z vodní páry a z kysličníku uhličitého. Příměsi typu dusíku, kysličníků síry, uhlovodíků, kyanovodíku a jiných jedovatin také nesvědčily o budoucím životě. Atmosféru tvořily téměř výhradně produkty sopek, šlo vlastně o odplynění původního, gravitací neroztříděného materiálu Země.

Mladé Slunce ovšem nesvítilo na Zemi natolik, aby udrželo všechnu vodu na stálo v oblacích. Snad pomohlo krátkodobé zastínění Země prachem z dopadu planetky, snad to bylo jinak, jisté je, že voda začala jednoho dne kondenzovat a výsledkem byly oceány. Mohutné deště vymyly z atmosféry i mnoho různých plynů a organických sloučenin, z hornin na povrchu pak různé soli. Praoceány byly tvořeny "bujonem" všeho možného, což je ideální prostředí pro vznik života. Také netrvalo dlouho a život vznikl - v horninách starých 3,8 až 3,6 miliardy let zanechal první své stopy.

Země měla i jiné dobré předpoklady, zejména dostatečná hmotnost k udržení i lehkých sloučenin v atmosféře a poloha "tak akorát daleko" od Slunce umožnily nejen vznik života, ale i jeho udržení a bohatý rozvoj až po mnohobuněčné organismy z posledních asi 650 milionů let. Ukazuje se však, že jen šťastná vzdálenost od Slunce by nestačila. Nebýt ještě jedné vlastnosti Země, a to zemského stroje na obnovování povrchu zvaného desková tektonika, život by byl podstatně chudší, pokud by vůbec přežil.

DESKOVÁ TEKTONIKA, METABOLISMUS ZEMĚ

V hlubinách Země se i po utuhnutí povrchu a vzniku oceánů uvolňovaly spousty tepla. Něco tepla zde zbylo z dopadů meteoritů, hodně ho vznikalo přeměnou z potenciální energie kovů klesajících do jádra. Asi nejvíce tepla produkovaly radioaktivní prvky, tenkrát jich bylo pochopitelně více než dnes - většina se jich do současnosti rozpadla. A když je někde mnoho tepla uzavřeno, musí ven - příroda se snaží teploty vyrovnat. Jenže křemičitany na povrchu jsou výbornými izolanty tepla. Nezbylo tedy nic jiného, než horké a díky tomu plastické horniny z hlubin pustit k povrchu, ochladit a místo nich do hlubin potopit chladnější horniny z povrchu. Říká se tomu konvektivní proudění a přenáší se tak teplo z hlubin podstatně efektivněji, než pouhým vedením. Je to podobné, jako polévka ohřívaná v hrnci, jenže podstatně větší a pomalejší. Země však má času dost.

Konvektivní proudění v hlubinách Země je zřejmě motorem a vlastním důvodem toho, co na povrchu vnímáme jako deskovou tektoniku. Navenek se desková tektonika projevuje zejména vzájemným pohybem kontinentů a zmlazováním povrchu planety. Ale jak poznat stáří povrchu planety bez přímých měření?

Na zemi téměř nejsou viditelné krátery od meteoritů a planetek. Dokonce i 200 km velký kráter po planetce, která vyhubila před 65 miliony let veleještěry, byl za tuto dobu zcela zahlazen a překryt usazeninami. Byl objeven na severu mexického poloostrova Yucatan geofyzikálním průzkumem jen díky hledání ropy. Je tedy zřejmé, že povrch Země je velice mladý a ukazuje se, že nejen díky usazování hornin a obrušování povrchu. Například nejstarší oceánská kůra má pouhých 130 milionů let, to jest jednu pětatřicetinu věku Země. Již z tohoto faktu plyne, že se oceánská kůra někde musí tvořit, a pokud se Země nenafukuje (což by stálo mnoho energie - kůru by něco muselo zvedat) také někde zaniká.

Vznik a zánik oceánské kůry, zemský vulkanismus, vrásnění pohoří a valnou většinu ostatních geologických jevů velmi dobře popisuje desková tektonika. Podstatou je přímo pozorovatelná skutečnost, že povrch země se skládá z poměrně malého počtu pevných desek, které se podél zlomů navzájem pohybují, podsouvají a na středooceánských hřbetech vznikají.

Nejlépe je ohraničení desek patrné na mapě epicenter zemětřesení. (Epicentrum je místo na povrchu země, kam se promítne oblast zemětřesení v hlubině, to jest místo, kde došlo k rychlému pohybu a drcení hornin na zlomu.) Kolem celého Pacifiku se táhne tzv. ohnivý pás - zde je kromě častých zemětřesení i většina aktivních sopek na Zemi. Výrazný je i zemětřesný pruh uprostřed Atlantiku - středooceánský hřbet, také v ostatních oceánech jsou podobné pruhy epicenter zemětřesení.

Desková tektonika začíná vznikem oceánské kůry na oceánských hřbetech. Zde vystupují proudy hornin ze zemského pláště, na dno oceánu se vylévají tzv. polštářové lávy a utuhlý povrch vzestupných proudů se rozšiřuje do stran jako nová a mladá oceánská kůra. Tempo rozšiřování není ani velké - 10 až 100 mm za rok, ani stálé - právě při jednotlivých zemětřeseních se oceánské desky o kus odsunou a do vzniklé mezery se vyhrne magma. To, že pohyb hornin poháněný vnitřním teplem Země dosahuje až na povrch Země, je nesmírně důležitý fakt.

Kromě oceánských hřbetů jsou na planetě Zemi velmi výrazné oblouky ostrovů, případně pásma pohoří na některých okrajích kontinentů. Ostrovní oblouky jsou hlavně na severu a západě Pacifiku, například Kurily, Mariany nebo třeba Japonsko. Pásemná pohoří na okraji kontinentu lemují obě Ameriky. Pod ostrovními oblouky i pod Andami mají místa výskytu zemětřesení v příčném řezu zajímavý tvar. Jednotlivá místa zemětřesení tvoří pásy, které se noří pod ostrovní oblouk nebo pod okraj kontinentu do hloubek až 700 km. Těmto oblastem se říká subdukční zóny. Zde se stará oceánská kůra podsunuje pod kontinent (na západním okraji Jižní Ameriky) nebo pod jinou oceánskou kůru (v případě ostrovního oblouku). Při podsouvání oceánská kůra "drhne" o kůru ostrovního oblouku či pevniny - právě zde vznikají silná zemětřesení.

Klesání oceánské kůry v subdukční zóně je podporováno dalším důležitým jevem. Stará oceánská kůra, tak jak její horniny tuhnou i hlouběji pod povrchem, nabývá nejen na váze, ale i na hustotě, takže nakonec je hustší, než poloroztavené horniny pláště pod ní. Nemůže nastat nic jiného, než propadání staré oceánské kůry do pláště - vznik subdukční zóny. Podobně, ale podstatně rychleji, zapadá vrstvička cukru nasypaná na pěnu kávy.

Snad vhodné složení čedičů, které způsobuje výše popsané ztěžknutí oceánské kůry stářím, snad dostatek vnitřního tepla, způsobují, že zemský stroj deskové tektoniky funguje dodnes - planeta Země stále žije. Je pravděpodobné, že díky tomu žijeme i my.

JAK ZEMĚ DÝCHÁ


Subdukční zóna – zde jsou horniny včetně vápenců
zasouvány do velkých hloubek, kde jsou přetaveny
a z vápenců se uvolní kysličník uhličitý.

V subdukčních zónách se děje i něco velmi důležitého, a to nejen z hlediska celé planety. Zde jsou usazené horniny ponořovány do stakilometrových hloubek, přeměňovány, taveny a rozkládány.

Na oceánskou kůru sedimentuje vše, co se v oceánu nemůže rozpustit - písek, prach, jíl a také vápence. Usazování vápenců je převážně dílem organismů, a to nejen známých korálů, ale i mikroskopických jednobuněčných organismů. Hlavně ti mají na svědomí mocné vrstvy vápenců po celém světě.

Na mladé Zemi byla většina uhlíku vázána v CO2 původní atmosféry, menší část byla vázána v organických sloučeninách a v uhličitanech. Prvotní život jistě využíval hlavně energeticky bohaté organické sloučeniny rozpuštěné v praoceánu. Tyto organismy musely být velmi malé - jejich potravou byly jednotlivé molekuly, podobné dodnes žijící organismy jsou označovány jako nanobakterie.

Po čase nanobakterie vyjedly organické sloučeniny z praoceánu a musely se tudíž naučit využívat CO2 rozpuštěného ve vodě. CO2 se též uplatnil ve spojení s kysličníkem vápenatým jako perfektní stavební materiál na různé schránky a výztuhy buněk - vápencové schránky a výztuhy používá příroda dodnes. Z odumřelých organismů se na dně hromadil vápenec.

CO2 bylo v prvotní atmosféře sice hodně, snad jako na Venuši dodnes, ale přece jen ne neomezeně. Nakonec by byl vypotřebován veškerý CO2. Skoro všechen uhlík by byl vázán ve vápencích a jiných uhličitanech a ve formě využitelné pro živé organismy by se stal na planetě velmi vzácným. Stejně vzácným by byl pravděpodobně i život, díky tomu by život těžko mohl ovlivňovat planetární klima, výkyvy klimatu by pak poměrně snadno (i když nechtěně) zlikvidovaly takto neduživý život.

V Zemi však funguje mechanismus deskové tektoniky. V subdukčních zónách jsou vápence ponořovány do velkých hloubek, neboli do míst s velkou teplotou a vysokým tlakem. Vazba kysličníku uhličitého a kysličníku vápenatého v kalcitu (minerálu tvořícím vápence) nevydrží vysoké teploty v plášti Země, vápence se opět rozkládají na své původní složky. Teplo Země tak slouží tam, kde by organismy nic nezmohly.

Uvolněný plyn CO2 je spolu s vodou v sedimentech motorem vulkanismu. Tak se CO2 dostává zpět do atmosféry a rozpouští se do mořské vody, kde ho mohou opět využít živé organismy pro stavbu svých těl. Díky dostatku CO2 a ostatních surovin je život na Zemi bohatý, pokrývá Zemi téměř všude a má dostatečný vliv na klima planety, aby si ji uzpůsobil k obrazu svému.

ZÁZRAK JMÉNEM ŽIVOT

Nesmírně komplikované živé organismy pokrývají planetu Zemi. Jak je to možné, jak to, že Země vydržela asi dvacetiprocentní nárůst výkonu Slunce, život přežil nárazy planetek, které musely bombardovat Zemi tak jako blízký Měsíc? Na planetě se životem funguje několik zpětných vazeb, které udržují zázračně konstantní podmínky pro život. Hlavní zpětnou vazbou je právě regulace obsahu CO2 v atmosféře: Pokud živé organismy spotřebují příliš mnoho CO2, následuje ochlazení vlivem snížení skleníkového efektu. V nižších teplotách je produkce života nižší, tím se spotřebuje méně CO2 a vzroste jeho podíl v atmosféře, neboť je do ní stále dodáván sopkami nad subdukčními zónami. Následuje oteplení. Pokud je sopkami dodáno příliš mnoho CO2, oteplí se a zvýší se produkce biomasy, čímž se spotřebuje přebytečný CO2. Takto si život udržuje téměř konstantní a vzhledem k ostatním zdrojům i optimální teplotu a koncentraci CO2. Málokdo si uvědomuje, jak důležitou roli zde hraje geologický život planety Země.

Je to divné, těžko přijatelné, ale přesto se zdá velmi pravděpodobné, že život za svou bohatost a různorodost vděčí něčemu tak neživému, jako jsou geologické procesy v zemském nitru. Ale stačí pochopit propasti geologické časové škály, omezenost i sebebohatších zdrojů jakýchkoli látek, a je nad Slunce jasnější, že vše se musí v Zemi nějak vracet do obrovského koloběhu souhry života Země a života na Zemi.
 
Říjen 1997
Tagy: Koktejl 1997 10
powered by contentmap

You have no rights to post comments

 

 

Publikování nebo další šíření obsahu webu je bez písemného souhlasu redakce zakázáno. Společnost Czech Press Group, a.s. zaručuje všem čtenářům serveru ochranu jejich osobních údajů. Nesbíráme žádné osobní údaje, které nám čtenáři sami dobrovolně neposkytnou.

 

Publikované materiály na www.czech-press.cz (pokud není uvedeno jinak) jsou vlastní texty iKOKTEJL a texty redakcí a spolupracovníků magazínů KOKTEJL, OCEÁN, EVEREST, PSÍ SPORTY, KOČIČÍ PLANETA, V SEDLE, Koktejl SPECIAL a Koktejl EXTRA.

Czech Press Group