До геологическая эволюция Земли.
Этот период (4.6-4.0 млрд. лет назад) назван в 1893 г. Дж. Седерхольмом катархей(греч. kata - вниз). Молодая Земля в течение 600 млн. лет катархея постепенно увеличивалась в размерах и была однородной по химическому составу, без атмосферы и гидросферы с температурой в недрах не выше температуры плавления земного вещества – 1700-1800°К (0°С = 273°К). Ее первичное вещество имело ортосиликатный состав: 75% оливина (Mg0.62 ×Fe0.38)2 SiO4; 11% других силикатов и 13% камасита (Fe0.9×Ni0.1). Земной коры, мантии, ядра планета не имела. Большая часть тепла в ее недрах генерировалась за счет трансформации кинетической энергии «бомбардировавших» ее поверхность планетезималей, а также в результате поверхностных приливных землетрясений, возникавших под гравитационным влиянием Луны и Солнца. Высота твердых лунных приливов на Земле в то время достигала 1.5 км (!), а их энергия в 17 тыс. раз (!) превышала энергетический уровень современной сейсмичности Земли (1025 эрг/год).
К концу катархея (4 млрд. лет назад) Луна, отстоявшая от Земли в начале периода на 17.2 тыс. км. , удалилась от нашей планеты на расстояние 168 тыс. км (сейчас – на 384.4 тыс. км) и высота твердых приливов здесь снизилась до 15 м. При этом энергия сейсмичности Земли в первые 100 млн. лет катархея снизилась до уровня только в 2.2 раза превышавшего современный, а к концу периода она уменьшилась еще в 6 раз. После сравнения соотношений изотопов свинца в породах Луны, прошедшей стадию плавления, с аналогичным соотношением на Земле было установлено, что молодая Земля такой стадии не проходила – ее породы не потеряли первичный свинец, перешедший на Луне после плавления в ядро планеты в виде сульфидов свинца (рис.1.2).
Рис.1.2. Современный рельеф поверхности Луны включает кратеры и вершины с возрастом пород от сотен миллионов до миллиардов лет[dikobras.com]
По расчетам В.С. Сафронова в течение 600 млн. лет катархея по мере увеличения радиуса Земли увеличивалась и ее температура. На стадии Протоземли с радиусом 3800 км в центре планеты она составляла 450, а на глубине 300 км - 800К. При радиусе 5000 км температура на этих глубинах возросла до 700 и 1750К, а в конце роста Земли, когда ее радиус достиг современного значения 6370 км, в центре планеты вещество нагрелось до 1200К, на глубине 1500 км – до 2200К, а в слое 50-300 к этому времени температура достигала 1550-1850К.
Планета может иметь газовую и жидко-водяную внешнюю оболочку только в том случае, если ее гравитационное поле способно удержать газовые молекулы со средними молекулярными весами, а температура ее поверхности выше температуры плавления льда, но ниже температуры кипения воды. Для этого планета должна иметь достаточную массу - до 1027 граммов, и располагаться на оптимальном от Солнца расстоянии. Из всех планет Солнечной системы таким условиям удовлетворяет только третья по порядку от Солнца планета - Земля (масса 5.977 ´ 1027 г, расстояние от Солнца »149.6 млн.км).
Первая к Солнцу планета Меркурий из-за своей малой массы (0.06 массы Земли) и близости к светилу (Т=510°С) потерял почти всю свою атмосферу. Масса Венеры близка к массе Земли и достаточна для удержания довольно плотной атмосферы (90 атм), но из-за близости к Солнцу температура ее поверхности (470°С) выше критической температуры для перехода воды в газовое состояние (374°С). Поэтому гидросфера планеты представлена только мощными облаками пара, содержащими по объему количество воды примерно равное объему Мировой океан Земли. Марс, из-за своего размера (0.11 массы Земли) и удаленности от Солнца, сохранил очень разреженную атмосферу, а вся его гидросфера представлена льдом. Наконец, внешние планеты Солнечной системы (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун), обладая плотными атмосферами, лишены жидких гидросфер, хотя на их спутниках, как и на Марсе, все поверхностные воды находятся в замерзшем состоянии.