Влияние биотической эволюции на геологическую.

[Alexeyy]

В продолженние из темы "Америка мозг?!" (https://paleoforum.ru/index.php/topic,12615.15.html)

Но вот состояние внутренностей планеты от наличия или отсутствия на ней Биосферы если и зависит как то, то как минимум на несколько порядков меньше.

Расчёты показали, что если бы на Земле никогда не было бы жизни, то площадь континентов была бы в 4 раза меньше нынешнего. Ниже - подробнее.

  В 2015 г. немецкими геофизиками была построена модель планетарной эволюции, с учётом эффекта «смазки», которую даёт вода, проникая вглубь Земли за счёт эрозии, которую создаёт жизнь (Lenta.ru 2015, Reed R. 2015). Жизнь на Земле, благодаря эрозии, не только способствует разрушению континентов, но, благодаря созданию соответствующих трещин, «поставляет» воду вглубь Земли и если на глубине 100-120 км. Её окажется недостаточно, то континенты станут, в целом, уменьшаться за счёт замедления процесса образования новых континентов при прежних темпах разрушения старых (там же). Т.к. без «смазки» геологические процессы, приводящие к увеличению поверхности суши, идут труднее (там же). И, как утверждается в упомянутых заметках, написанных на основе доклада учёных на конференции, модель показала, если бы жизни на Земле вообще бы никогда не было бы, то континенты занимали бы площадь более, чем в 4 раза меньше нынешнего. Учёные выступили с соответствующим докладом на ежегодной конференции Европейской ассоциации наук о земле, проходившей в Вене (там же).
   Потом авторами доклада (в том числе) на эту тему была опубликована статья (Höning D., Spohn T. 2016). Эффект смазки состоит том, что проникающая в мантию вода насыщает её (гидратация), что уменьшает как вязкость мантии, так и температуру плавления её пород, что и способствует более быстрому образованию (поэтому, более больших) континентов (там же). По расчету, основным источником проникновение воды является субдукция – «подныривание» одной плиты земной коры под другую, движущихся в противоположные стороны: вода переходит в мантию при расплавлении «поднырнувшей» плиты (там же). Если бы никогда не было бы гидратации мантии за счёт поступления воды из осадочных отложений, то площадь континентов составила бы 10% поверхности Земли против нынешних 40%, а если упомянутая гидратация прекратилась бы сейчас, то площадь континентов (за счёт эрозии), через какое-то время, сократилась бы до 30% (там же). И, таким образом, если главную роль в формировании осадочных отложений играет биосфера, то это и означает, что её наличие увеличило площадь континентов в 4 раза.

Лента 2015. Деятельность живых организмов назвали причиной роста континентов, http://lenta.ru/news/2015/04/20/lifecontinents .

Reed R. 2015. If Earth never had life, continents would be smaller Science News, http://news.sciencemag.org/earth/2015/04/if-earth-never-had-life-continents-would-be-smaller .

Höning D., Spohn T. 2016. Continental Growth and Mantle Hydration as Intertwined Feed-back Cycles in Earth's Thermal Evolution. Planetary Interiors, Vol. 255, June, Pages 27-49 https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0031920116300103 , https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0031920116300103 , http://dx.doi.org/10.1016/j.pepi.2016.03.010 .

[Шаройко Лилия]

Так намного интереснее.
Здорово.
Думаю биосфера может влиять и на температурный режим всей планеты, за счет атмосферы, не знаю насколько сильно.
Например альбедо в плоскости снежного покрова выше, это уже общепланетарное состояние теплового обмена. Парниковые эффекты зависят от вымираний и распространения видов, еще до человека эти процессы были масштабными.

В одной из тем уже это разбирали, но примерно, без деталей.

[василий андреевич]

за счет атмосферы,

А почему именно атмосферы? Климат, да, это атмосфера, в которой производится работа по концентрации энергии в экваториальных областях, перенос этих концентратов в полярные широты и разгрузка. От интенсивности разгрузки будет зависеть снежный покров, работающий, как положительная обратная связь - чем больше снега, тем выше альбедо, тем все холоднее и холоднее...

  Солнце - это великий разрушитель, переводящий структуру пород в тепловой хаос, а биота - великий созидатель, концентрирующий энергию от Солнца в структуру осадочных пород. И на метаморфизм осадочных пород в недрах можно посмотреть, как на процесс возвращения тепла из тех структур, которые биота насытила своей работой.
  Получаем не просто тепловой поток из недр, но и обратный процесс насыщения недр "солнечной инсоляцией", через работу по структуризации осадков. Это столь масштабный процесс круговорота тепла-работы, что его инерцию начинает лихорадить только раз в сотни миллионов лет в геократические эпохи, собственно эпохи интенсификации вулкано-тектонической деятельности, маркируемые эпохами великих вымираний.

[Alexeyy]

Сравнил динамику массы органического углерода, содержащегося в литосфере (в миллион миллионов тонн) с биотическими циклами, которые обнаружил:

Вам недоступны вложения в этом разделе.

Абсцисс – календарные млн. л. в логарифмической шкале.  Т.е. если взять по модулю, то получатся млн. л. до н.э. Тёмные полосы – это 2-е половины этих биотических циклов. Выглядят как постояннопериодические. Но это – из-за логарифмической шкалы. На самом деле они стремительно сокращаются. От цикла к циклу, примерно, в 3,5 раза.
Первым половинам (светлые вертикальные полосы) этих циклов, в тенденции, свойственны биотические революции (массовое распространение относительно новых биотических форм; хотя, впервые, они появляются задолго до этого). А вторым половинам (тёмные полосы) – кризисные явления.

[Da4nik]

Насчёт сокращения площади материков на безжизненной планете очень спорно. Тектоника на Земле по одним оценкам уже 3.5 млрд. лет идёт, по другим 1.5-2 млрд. Но более-менее развитые наземные биосистемы-разрушители (эффективные осадкопроизводители) появляются только около 1.2 млрд. лет назад. Получается, что без заметного участия жизни, тектоника вполне себе исправно работала всё это время.
Я бы в этом исследовании обратил внимание на выявленный факт более эффективной работы тектоники при наличии водной среды на планете. А это, применительно к Биосфере, можно трактовать следующим образом. Жизнь на планетах стабилизирует их атмосферу, не позволяя им уходить в венерианский сценарий с отсутствием воды на поверхности и соответственно плохой смазкой для работы тектоники. В моём понимании такая цепочка вырисовывается: Появится жизнь – сохранится вода – будет работа тектоники – будет эволюция Биосферы.

[Alexeyy]

Насчёт сокращения площади материков на безжизненной планете очень спорно. Тектоника на Земле по одним оценкам уже 3.5 млрд. лет идёт, по другим 1.5-2 млрд. Но более-менее развитые наземные биосистемы-разрушители (эффективные осадкопроизводители) появляются только около 1.2 млрд. лет назад. Получается, что без заметного участия жизни, тектоника вполне себе исправно работала всё это время.

Допустим. Вы это всё к чему? Какое это имеет отношение к обсуждаемым работам?

[Da4nik]

Довольно спорный вывод авторов о том, что эрозия вызванная живыми организмами увеличивает площадь материков. Можно ведь ещё более жесткие рамки принять – первые доказанные гифы грибов на суше это около 600млн.лет назад. А тектоника до этого времени уже как минимум почти 1млрд.лет работала на полную катушку. Думаю, не наличие жизни, а наличие жидкой воды на поверхности планеты стабилизирует работу тектоники. Если на какой либо планете сохранится вода (рамки расстояния от солнца соблюдены), но так и не появится жизнь, то тектоника этой планеты будет работать практически так же эффективно как и на Земле.
Но справедливости ради, я всё же сильно сомневаюсь, что без биологической жизни эта гипотетическая планета сможет долго удерживать условия для сохранения жидкой воды на своей поверхности.

[Alexeyy]

Довольно спорный вывод авторов о том, что эрозия вызванная живыми организмами увеличивает площадь материков. Можно ведь ещё более жесткие рамки принять – первые доказанные гифы грибов на суше это около 600млн.лет назад. А тектоника до этого времени уже как минимум почти 1млрд.лет работала на полную катушку.

А Вы полагаете, что из статей следует, что без наличия жизни на Земле - тектоника плит не работала бы?

[василий андреевич]

А тектоника до этого времени уже как минимум почти 1млрд.лет работала на полную катушку.

Правильно говорить, не "тектоника работает", а тектонические неоднородности - это результат работы суммы эндогенных и экзогенных сил. Сила - это градиент (дифференциал) энергии по направлению, например, геотермичиеские и геобарические градиенты.
  Тривиально, что эндогенные градиенты-факторы определяют интенсивность тектонических движений. Нетривиально, что экзогенные факторы, типа жизнедеятельности, соразмеримы по активности с эндогенными.
  Факт: на разных глубинах (глубже под материком, почти у поверхности под океаном) наличествует (по геофизическим данным) относительно тонкий слой астеносферы. Именно в нем зарождаются факторы тектоники. Попробуйте сделать предположение о причинности такого слоя.
  То, что в последние десятилетия рекламируется плюмовая теория, до поры лучше игнорировать, может после Вашего предположения станет понятно, почему игнорировать.

[Alexeyy]

Первый рисунок отражает некоторые геологические циклы на Земле, а второй – на марсе. По абсцисс – практически миллиарды лет назад с минусов в логарифмической шкале (если точнее – календарные млрд.л.н.: начало отсчёта времени помещено в начало нашей эры).
Тёмные полосы – это идеальная аппроксимация вторых половин некой разновидности биотических циклов на Земле. В реальности они, конечно, «дрожат», а не так одинаково идут. Впрочем, они не одинаковы: выглядят так одинокого исключительно из-за логарифмического масштаба абсцисс. Но они сокращаются от цикла к циклу в одно и то же количество раз. Как и циклы, которые рассматривал выше, только теперь коэффициент сокращения равен ок. 1,51, а выше он был равен кубу от этой величины. Биота и объясняет ускоренность этих циклов.
«Прикол» в том, что, как на Земле и на Марсе соответствующие тектонические циклы идут, как видно, синхронно. Естественно, не потому, что землетрясения и вулканы Земле давали «эхо» сквозь космическое пространство на Марс или наоборот.
Я думаю, что потому, что на Земле и на Марсе где-то, примерно, до времён кембрия развивалась, грубо, схожим образом в неких своих ключевых чертах. Тем самым, порождая и синхронные тектонические циклы.
А в кембрии на Земле, возникли, почти, все ныне существующие типы и классы. Во всяком случае, мягкотелые многоклеточные были более, чем распространены и полно известных скелетных (с внешнем скелетом). Есть даже подозрение на следы тетрапод в конце кембрия.
Поэтому, думаю, что на Марсе, как минимум, должна была сохраниться мягкотелая многоклеточная жизнь. Где-то в подземных водоёмах. Тектоническая активность ведь до сих пор на Марсе, оказывается, есть – как рассказывается в той же статье, откуда взял данные по интенсивности марсианского вулканизма.
Думаю, Маар ещё ох как приподнимет сюрпризов в плане обнаружения жизни, про наличие которой раньше никто и подумать не мог.


Теперь подробнее о рисунках.
Первый рисунок (отношении содержания изотопов стронция 87Sr/86Sr в морских карбонатах). Соотношение содержания 87Sr / 86Sr морской воды зависит от вклада мантийного и континентального стронция (Shields G. A., Veizer J. 2002). Чем меньше это значение – тем больше мантийный вклад (Фор Н. 1989: стр. 230).
Прямых данных по этому отношения в морской воде нет, но есть данные для морских карбонатов (Veizer J.). Оно отличается от значения в морской воде и для того, чтобы получить максимальное значение этого отношения в морской воде нужно взять минимальное, в данный момент, значение, встречающееся в карбонатах (Shields G. A., Veizer J. 2002). Но логично предположить, что в некотором, хотя бы грубом, приближении колебания в динамике отношения для морских карбонатов будут идти в такт с колебаниями этого отношения в морской воде. Поэтому, логично ожидать, что колебания этой величины в морских карбонатах будут неким образом отражать и колебания тектонической активности Земли. Не будем конкретизировать как. Просто неким образом.
 А второй рисунок – это интенсивность в млн. км.2, возможно, за млн. л. (что-то толком не понял из статьи). Точки: оцифровка из (Стрекопытов В. 2022 со ссылкой на  Broquet A., Andrews-Hanna J. C. 2022).

Shields G. A., Veizer J. 2002. Precambrian marine carbonate isotope database: Version 1.1. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 3(6), 1, https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2001GC000266 , https://www.academia.edu/download/51363763/Precambrian_marine_carbonate_isotope_dat20170115-16634-qpymkt.pdf .
Фор Н. 1989. Основы изотопной геологии. Москва: Мир, https://in.b-ok.as/book/2831844/7db396 , https://www.twirpx.com/file/85320/ .
Стрекопытов В. 2022. Под марсианской равниной Элизий существует гигантский мантийный плюм. 08.12.2022, https://elementy.ru/novosti_nauki/434045/Pod_marsianskoy_ravninoy_Eliziy_sushchestvuet_gigantskiy_mantiynyy_plyum .
Broquet A., Andrews-Hanna J. C. 2022. Geophysical evidence for an active mantle plume underneath Elysium Planitia on Mars. Nat Astron. Published: 05 December,  https://doi.org/10.1038/s41550-022-01836-3 .