Geologie

Akrece zrníček prašné mlhoviny

V nespočených galaxiích, vesmírných ostrovech, září hvězdy. Prostor mezi nimi je vyplněn mezihvězdným plynem, nespotřebovanou hmotou při tvorbě hvězd, mlhovinami, zbytky po výbuších supernov, obrovskými mračny prachu a mnoha jinými objekty. Zhruba před 4.6 miliardami let v Galaxii - teď ji říkáme Mléčná dráha k níž patří i naše sluneční soustava -, se začalo vlastní gravitací - akrecí - smršťovat mračno prachu. Bylo veliké, v průměru asi jeden světelný rok. Houstlo, začalo se roztáčet, dosáhlo kritické teploty a hustoty, zažehla se v něm termonukleární reakce, a byla tu nová, mladá hvězda, naše Slunce. Část nespotřebovaného hvězdného prachu, obsahujícího skoro všechny prvky, si mladé Slunce přitáhlo k sobě, vytvořilo z něj rotující protoplanetární disk, a lehčí zbytky odfouklo silným zářením ze svého okolí daleko, až za okraj disku. Dnes je tento vzácný materiál ukryt na periferii současné Sluneční soustavy v Kuiperově pásu a Oortově oblaku z něhož se občas dostává ke slunci v podobě komet. V rotujícím disku se částice shlukují do větších celků a narůstají až do podoby planetesimálů - již skutečných předchůdců planet.

Nové světy

Srážením planetesimál a ostatnich kompaktnich zbytků po předcházející akreci (gravitační nabalování hmoty), vyrostlo u našeho Slunce osm planet se svými souputníky - měsíci - , trpasličí planety a planetky, Lehčí prvky se uplatnily při tvorbě velkých planet - Jupitera, Saturnu, Uranu a Neptuna - a ty s obsahem prvků těších - Merkur, Venuše, Země a Mars - /planety terestrické/, zůstaly Slunci blíž. Všechny ty nové planety byly mohutně bombardovány zbylým kosmickým smetím, které bylo nakonec zahnáno do gravitační pasti mezi Marsem a Jupiterem, do pásma asteroidů. Občas odtamtud nějaký balvan unikne, a při své cestě ke Slunci, které ho přitahuje, může ohrožovat Zemi. Po velkém kosmickém bombardování byl povrch planet takřka v tekutém stavu, nejstarší horniny vznikaly jeho tuhnutím. Povrch planet a měsíců, které si díky silnější gravitaci udržely plynný obal - atmosféru, byl zarovnán. Ostatní, bez plynného obalu, jsou dodnes posety krátery. Celá naše Sluneční soustava je jedinečně krásná, a když se planety pohybují v okolí Zvířetniku a můžeme je pozorovat, bere nám to dech.

Stavba Země

Kosmické období vývoje Země i ostatních objektů Sluneční soustavy, které začalo akrecí hmoty před 4.6 miliarami let, skončilo. Skončilo i Velké bombardování. Na planety a jejich měsíce přestaly dopadat kusy nevyužité stavební látky. Povrchy těles pomalu chladnou. Přibližně před 4,0 miliardami let kosmické období vývoje planet, tedy i naší planety končí. Země má atmosferický obal, ten jí chrání před škodlivými vlivy různých druhů záření i před dopady těles na její povrch. Stopy v atmosféře zanikajících meteorů čas od času krásně oživují zdánlivě klidnou noční oblohu. Vnitřní struktura Země se již od počátku zformovala do několika prolínajících se pásem: vnitřního jádra, vnějšího jádra, spodního pláště, svrchního pláště a kůry. Součástí kůry, ta sahá do hloubky 70 - 80km, jsou tak zváné litosférické desky. Nejsou spojené, volně se pohybují. Tam kde nesou kontinenty jsou mohutnější, pod oceány se vytenčují. Tepelné prudění v hlubinách Země deskami pohybuje a pohyb desek mění tvar i polohu souší a oceánů. Oblasti kde stará kůra sestupuje do hloubky pod kůru mladou říkáme subdukční zóna. Na jejím okraji se zvyšuje vulkanická aktivita. Když dvě desky na sebe naráží mluvime o zónách kolizních. A do třetice: riftování je pohyb kdy se desky od sebe vzdalují a na povrch vystupují hlubinné horniny. Pod kůrou jsou dvě vrstvy pláště - svrchní končí v hloubce 600 km a spodní v hloubce 2900 km. Teplota a tlak jsou tady již tak vysoké, že se zdejší horniny taví. Vnější jádro je tekuté až do hloubky 4980 kilometrů a vnitřní jádro ze železa a niklu je tuhé. Končí ve středu Země, v hloubce 6370 km pod povrchem planety. Vnitřní jádro se otáčí jinou rychlostí než ostatní pásma. Tím vzniká efekt dynama, generuje se elektrický proud a magnetické pole. Magnetické pole obaluje Zemi a odklání nebezpečný protonový sluneční vítr mimo planetu. Země je od Slunce vzdálena 150 milionů kilometrů, oběhne kolem něj jednou za rok, jeden den na ní trvá 24 hodin, nachází se v obyvatelném pásmu vhodném pro život, a čeká na své obyvatele.

O časové posloupnosti

Již v devatenáctého století začali sběratelé zkamenělin systematicky studovat nejen nalézané fosílie - zkameněliny, ale i vrstvy zemské kůry v nichž je nalézaly. Záhy se ukázalo, že lze vrstvy seřadit od nejstarších k nejmladším. S přihlédnutím k vývojovým změnám nalézaných zkamenělých živočichů a rostlin, změnám klimatických poměrů, horotvorných procesů a spoustě jiných faktorů, seřadili geologové jednotlivá období do časové posloupnosti. Ta byla v současné době moderními analytickými metodami zpřesněna a doplněna o nové poznatky přírodovědné a klimatologické. Nyní se nám otvírá dnešní pohled na časovou posloupnost geologických období naší planety, Země, takto:

Pleistocén zasáhly silné teplotní změny Je to období ledových dob, glaciálů a interglaciálů, dob meziledových. Uznávány jsou čtyři: Günz, Günz-Mindel, Mindel, Mindel-Ries, Ries, Ries-Würm, Würm.

(Regrese - klesání hladiny moře, Transgrese - stoupání hladiny moře, # - náhlá událost, anoxie - úbytek kyslíku, aridní - suché klima, glacíály - ledové a meziledové doby).

Časový rozvrh je jenom přibližný. Hranice v časovém rozvrhu platí jen rámcově. Opírá se o nejvýraznější změny spadající do daného období, o změny ve struktuře sedimentů a o proměny v nich uzavřených zkamenělin.

Jak se Země vyvíjela

Veškerý vývoj živočichů a rostlin probíhá pomalu a dlouho. Geologové proto rozšířili časový rozvrh o množství jemných dat sloužících především odborníkům. Velmi zjednodušený pohled na pohyby kontinentů, horotvorné procesy a klimatické změny vypadá takto: V Poterozoiku před 1.000 Ma let se zformoval prakontinent Rodine. Rozpadl se na menší části - Laurencii, Gondwanu, Siberii a Balticu asi před 650 Ma lety. Mezi Silurem a Devonem se Laurencie a Baltica spojují. V Karbonu zamrzá Gondwana, pohybem kontinentálních desek klesla do jižních polárních oblastí. V Permu se menší části souše slučují do většího celku - Pangey, ta se během druhohor zase rozpadá. Ve třetihorách dostávají kontineny zhruba současnou podobu. Jejich okraje jsou zatím ještě zaplaveny mořem. Horotvorné pohyby byly rovněž zmapovány desítkamí podrobných studií, nám postačí zjednodušený pohled na hlavní události. Ve starohorách proběhlo Kadomské vrásnění. Postižena byla okrajová obkast Gondwany. Došlo při něm k poslednímu výlevu základních krystalinických hornin Evropy. Srážka kontinentů Laurentie, Baltiky a Avalonie dala mezi Ordovikem a Silurem vzniknout vrásnění Kaledonskému. Zasažena byla dnešní Kanada, Grónsko, Britské ostrovy (mimo jižní Anglie), Špitzberky a Skandinávská pohoří. V Devonu, a hlavně během Karbonu přišlo Hercynské vrásnění. Má dvě větve: Variskou a Armorickou. Armorická postihla Bretaň, Normandii a přilehlé končiny, Variská vytvořila hory Střední Evropy včetně masivů Čech. Usazování vápencových ložisek a všeobecný vznik krasových fenoménů je rovněž kladen do období Devonu. Zpevněné sedimenty karbonsko - permských jezerních pánví a močálů vyzrály za miliony let v kvalitní černé uhlí. Obrovské hnědouhelné pánve vzniklaly až ve třetihorách. Z období Karbonu pocházejí také zkřemenělé přesličky a plavuně - araukarie. Na rozhraní Křídy a Třetihor dopadl do míst kde je nyní Mexický záliv velký asteroid. Po této katastrofě nastalo období velkého vymírání a naše planeta přišla o mnoho živočišných i rostlinných druhů, včetně dinosaurů. Dopad malého kosmického tělěsa do okolí současného Wuppertalu způsobil výtrysk tamnější roztavené horniny. Jako malé zelené kapky dopadly kousky této horniny až do oblasti Vodňan a Českých Budějovic. Jsou to světově známé vltavíny, staré 14,8 - 15,2 Ma.

Stručná historie Země

Veškerý život se zrodil v moři. Představy o vývoji živých organizmů podléhají přímým porováním a evolučním /vývojovým/ studiím. Především nalézané fosilie přinášejí důkazy o časové posloupnosti tohoto vývoje. Ve velmi zjednodušené podobě vypadá takto: Před 3.850 Ma se našly v horninách organické molekuly - stavební kostky vyšších bílkoviných struktur. A před asi 3.500 Ma se objevují, zatím bezjaderné, ale již značně organizované fosilie. V mořích Proterozoika dominují bakterie, řasy, stromatolity a první měkká mnohobuněčná stvoření. Ta po sobě v kameni zanechala jen stopy po lezení a exkrementy - ichnofosilie.

Cesta ke hmotě

V kapitole o Vesmíru je několika slovy nastíněn význam interakce jako základního kamene veškerého dění okolo hmoty. Co o tom dnes víme bude obsahem následujícího, trochu odbornějšího sdělení. Nejřív několik slov o elementárních částicích. Stabilní hmota Vesmíru je vytvořena jenom ze tří částic: protonu, neutronu a elektronu. Všechny ostatní jsou nestabilní a rychle se rozpadají. Proton a neutron, částice jádra atomu, jsou složeny z ještě menších, nejzákladnějších elementů hmoty, z kvarků. Kvarky jsou v protonu a neutronu uvězněny, nemohou existovat samostatně. Jejich jméno si fyzikové vypůjčili od Jamese Joyce. Píše o nich v knížce "Plačky pro Flanegana "a znamenají něco jako nesmysl. Naopak třetí, stabilní částice, elektron, není z ničeho složena, je samostatná a svobodná. Ačkoliv jsou kvarků dvě tříčlené rodiny s trochu bláznivými názvy, pro protony a neutrony stačí kvarky s názvy U = up, nahoru, a D´= down, dolů. Proton je složen ze dvou kvarků U a jednoho D, neutron má dva kvarky D a jeden U. Tyto dvě složené částice patří mezi hadrony. A svobodné částice, elektrony, kroužící okolo jádra jsou leptony. Všechny objekty ve Vesmíru jsou vybudovány z kvarků UP, DOWN a z elektronů. Jsou elektricky neutrální. Proton nese kladný náboj a elektron záporný o stejné hodnotě. Okamžitě po velkém třesku se spolu s protony, neutrony a elektrony zrodily základní síly, kterými na sebe vzájemně působí elementární částice - interakce. Jsou každé částici vrozené, jsou pojítkem všech věcí a žádná částice není izolovaná od působení jiných částic. Známe čtyři: elektromagnetickou, silnou jadernou, slabou a gravitační. A aby to nebylo tak jednoduché, jsou k přenosu informací zapotřebí ještě částice které přenos uskuteční - nosiči interakce. Jsou generovány polem, jehož zdroj je v každé částici. Silnou interakci uskutečňuje gluon, slabou lehké bosony W a Z, elektromagnetickou foton a gravitační graviton. Liší se od sebe intenzitou a dosahem. V první chvilce po velkém třesku byly všechny interakce navzájem spojeny, ale záhy se od sebe oddělily. První byla interakce gravitační, nejslabší ze všech. Utekla aby formovala rozpínající se Vesmír. Na velkých vzdálenostech má ohromnou moc. Je architektem Kosmu, spolutvůrcem jeho vzniku a bude mít zásadní slovo i při jeho zániku. Elektromagnetickou interakci zajišťuje nehmotná a ve Vesmíru nejrychlejší částice, foton, aby v souladu s interakcí uskutečňoval chemické reakce, správný chod televizních obrazovek, mobilů, počítačů a všeho možného harampádí. Foton je velevýznamná částice, ještě se k ní vrátíme. Slabá jaderná interakce spolu s bosony W a Z má na starosti řadu subtilních, na malých vzdálenostech uskutečňovaných reakcí, třeba radioaktivní rozpad beta... A silná jaderná pomocí gluonů drží pohromadě strašnou silou celé atomy, tedy veškerou hmotu Vesmíru. Tak, pomocí čtyř interakcí, rozmlouvá Vesmír se svými elementárními komponenty. Nepatrné částice, visící v rozlehlém prostoru, poslouchají, reagují, ochotně spolupracují, starají se o všechno hmotné ve Vesmíru, a nikdy se neperou. Pro úplnost dodejme, že všechny částice získaly svoji hmotnost pomocí tak zvaných Higgsových bosonů, které byly přítomny při jejich zrodu. Krátce se vrátíme k částici o níž jsme se zmínili v souvislosti s interakcemi. Je to foton, má nulovou hmotnost, pohybuje se nevyšší možnou rychlostí ve Vesmíru - 300 000 kilometrů za sekundu a chová se jako částice i jako vlna o definovaných kmitočtech. Je základním kvantem elektromagnetického záření do něhož jsme se vším okolo nás ponořeni. Různé vlastnosti elektromagnetického záření znázorňuje jeho vlnové spektrum kde jsou kmitočty - délky vln - seřazeny od nejdelších k nejkratším: rozhlasové dlouhé, krátké, mikrovlny, tepelné záření, světlo od červéné barvy přes oranžovou, žlutou, zelenou, modrou a fialovou, až po člověku nebezpečné, ultrafialové, rentgenové a gama záření. Vnímáme svět díky světlu. Přes úžasnou rychlost kterou se světlo řítí prostorem, trvá mu to osm minut než od Slunce doletí k Zemi. Hvězdy na obloze jsou daleko desítky, stovky a tisíce světelných let, světelných roků. Světlo galaxií k nám dorazí za miliony světelných roků, a ze zatím nejvzdálenějšího objektu, kam dohlédly největší teleskopy, přišlo světlo staré dvanáct miliard let. Světlo je neodmyslitelnou součástí života, toužíme po něm, sníme o něm, vše co vidíme je světlo světa do něhož jsme se narodili a v němž můžeme se světlem v duši žít.

Autor článku: Antonín Bílý
Použité obrazy k článku: Akad. mal. Jitka Bílá