Del:
10 Mikroskopiske visninger af begivenheder med store konsekvenser for jorden
Jorden er meget gammel og meget stor, men den indeholder mange mikroskopiske detaljer, der har akkumuleret over eons. Dagens teknologi kan vise os fantastiske synspunkter på små ting, som enten blev efterladt efter massive menneskelige og naturlige begivenheder i fortiden eller stadig holder hele verden løber glat i dag.
10 En fryse-ramme af solsystemets dannelse
Dette er en tynd del af en fire og en halv milliard år gammel meteorit. De runde blobs, kaldet chondrules, er hvorfor disse meteoritter kaldes chondrites. I dag viser chondritter forskerne præcis hvordan Jord og resten af solsystemet dannede sig.
Chondritter er bogstaveligt talt ældre end snavs. De dannede sig, da solsystemet kun var en sky af interstellært støv, hvoraf nogle smeltede ind i chondrules. Resten af det begyndte at klumpe sammen i større og større objekter med mere og mere tyngdekraften. Dette blev en løbende proces, der sluttede, da skyens centrum lyste op som en stjerne, vores sol. Hvad der var tilbage af støvet og chondrules blev planeter, måner, asteroider og kometer.
Derefter var alle planeter og de fleste måner store nok til at fortsætte med at udvikle sig selv. Ingen af deres originale materiale er tilbage for forskere at studere i dag, hvorfor chondrit som den ovenfor viste er så vigtige.
Asteroider og et par andre genstande var for små til at fortsætte med at udvikle sig og simpelthen sovede i solsystemet i milliarder år, og til tider sprængte og falde til jorden. Nu ved videnskabsfolk, at de lyse kondolier, der er vist ovenfor, er indlejret i materiale fra den oprindelige interstellære støvsky, som fremstår som sort i ovenstående billede, fanget i form af et helt solsystem.
9 Mulige byggesten til livet i rummet
Dette uklare, tilsyneladende out-of-focus-billede er den virkelige livsækvivalent af de kemiske formler, du har set i lærebøger. Det blev taget med et instrument med et kæmpe navn - "noncontact atomic force microscope" - og viser, at carbon og hydrogenatomer binder sammen i tre benzenringe.
Astrobiologer elsker den seks-sidede benzenringstruktur, fordi den kan formes til mange forskellige slags molekyler, som sandsynligvis findes i rummet, især polycykliske aromatiske carbonhydrider (PAH'er). Disse og andre carbonbaserede organiske molekyler udgør omkring halvdelen af støv- og gasskyerne, der flyder mellem stjernerne.
Da livet på Jorden også er kulstofbaseret, undrer man sig over, om det oprindeligt kom fra disse interstellære organiske molekyler. Ingen ved sikkert, men NASA-forskere har lavet en spændende opdagelse, mens de studerer PAH'er. De udsatte pyrimidin, et materiale, der ligner PAH'er, til betingelser i laboratoriet, der efterligner det hårde miljø i rummet. Resultatet: dannelse af uracil, cytosin og thymin, tre materialer fundet i det genetiske materiale af alt liv på jorden.
Someday eksperter vil finde ud af, hvordan livet på Jorden begyndte. Det, vi ved, er, at livet lider under en serie af masseudslettelser, når det begyndte. Muligvis blev den værste udryddelseshændelse nogensinde udløst af en meget lille skabning ved navn ...
8 Cyanobakterier: De celler, der først gav jorden syre
Dette billede er præcis, hvordan det ser ud: En flok bakterieceller ses gennem et mikroskop. Denne væsen plejede at være kendt som blågrønne alger, men går nu under navnet cyanobakterier. Det først fantastiske ting ved disse celler er, at de er en milliard år gammel. Forskere gravede dem ud af milliard år gamle geologiske formationer i Australien, hvor også 29 andre arter er fundet.
Hvordan kan bakterier forlade fossiler? Cyanobakterier er større end de fleste bakterier og har tykke cellevægge. De lever i måtter, der opbygges i lagdelte strukturer kaldet stromatolitter og oncolitter. Gamle stromatolitter, når de skæres i ekstremt tynde skiver, afslører undertiden fossiliserede cyanobakterier som dem i denne mikrografi.
En endnu mere forbløffende kendsgerning er, at uden de cyanobakterier i billedet og mange andre som dem, vil livet som vi ved det ikke eksistere i dag. I sin ungdom lignede jordens atmosfære den smoggy luft på Saturnus måne Titan. Det var giftigt for det moderne liv, men nogle mikrober, herunder cyanobakterier, kunne klare det. Derefter udviklede cyanobakterier ca. 2,3 milliarder år siden evnen til at leve af sollys gennem fotosyntese. En bivirkning ved fotosyntese er oxygen, hvilket var dødeligt for mikrober, der foretrak smog. Da der var et stort antal cyanobakterier, ændrede Great Oxygenation Event planetens atmosfære og forårsagede sandsynligvis Jordens største masseudslettelse. Det sætter dog også scenen for dagens dyr og planter.
Lige nu er det kun gættet, at cyanobakterier dræbte smogens væsner, men vi ved, at der engang var en begivenhed kaldet den store døende, hvor næsten hele Jordens liv omkom. En årsag til den masseudslettelse var ...
7 Sibiriske fælder
Dette er hvad geologer kalder et tyndt afsnit, fordi det er et godt tyndt stykke rock. Når man ser på det under et mikroskop ved hjælp af polariseret lys, kan forskellige mineraler identificeres efter farve. (Også tynde sektioner gør store rock art!)
Dette er en tynd del af leukocratisk gabbro. Den hvide del af billedet er mineralplagioklasen, og den blå er amfibol. Bemærk hvordan mineralerne er sammenklumpede sammen; de er tilsyneladende fanget i en strøm af sort materiale, som vi kan forestille os at rulle trægt, som Hawaii-lava, fra venstre mod højre i dette billede.
Dette var faktisk engang runny, lavendel i hawaiisk stil, og det begyndte at hælde ud af jorden i hvad der nu er Sibirien en dag for cirka 250 millioner år siden. Oversvømmelsen af de sibiriske fælder skete i perioder på samme tid som Jordens største kendte masseudryddelse. Basaltfloden varede en million år. Det er mange lava geologer, der vurderer, at det ville begrænse Europa til en dybde på over 1 kilometer (0,6 mi).
Det var ikke gode nyheder for livet på Jorden. Mens andre faktorer sandsynligvis var involveret i Great Dying, dampe og aske fra denne udbrud blokerede sollys, og giftige gasser undslap fra lava for at forurene både luft og hav. I løbet af denne tid forsvandt en anslået 93-97 procent af alt liv.
Nogle siger, at oversvømmelsen var forårsaget af en mantelplume; Andre mener, at det var relateret til pladetektonik. Den sibiriske lava siger ikke; dens engang dødbringende krystaller sidder bare der og skinner på os.
Jorden går gennem cykler af liv og død. Nogle af det er optaget i klipper, men atmosfæren efterlader ingen rekord. Eller gør det?
6 Jordens atmosfære 420.000 år siden
De små luftbobler stiger ikke i vand. De er frosset i is, der er hundredtusinder år gammel. Analyse af luften fortæller forskerne meget om Jordens gamle klima, hvordan det har ændret sig over tid, og hvordan det kan ændre sig i fremtiden.
Så hvordan kommer luft ind i isen, og hvordan kan det dateres? Snekrystaller fælder luft, når de falder til jorden. Hvis sneen ikke smelter, bliver den til isis med luftbobler. Alt holder sig i samme lodrette stilling i forhold til alt andet. Glacierne bevæger sig nogle gange vandret og strømmer over jorden, men deres interiør forbliver stabile. Derfor kan forskere fortælle, hvordan gamle forskellige vandrette gletsjerskikt er lige uden kulstofdatering - de yngste lag er altid på toppen. Sådan ved eksperter, at bobler som disse, der findes i iskerner fra Antarktis og Grønland, indeholder luft, der er så meget som 420.000 år gammel.
Ændringer i mængden af kuldioxid i luften kan helt sikkert påvirke klimaet. Det er en stor bekymring i dag, men heldigvis hjælper en lille havdyr med os at håndtere det.
5 En større carbon recycler
Det er ikke et satellitbillede af en skov med en vej rundt om den. Det er et mikroskopisk billede af Alteromonas, en nyligt opdaget bakterie, der spiller en stor rolle for at holde kuldioxid (CO2) under kontrol.
Kulstof findes overalt på Jorden. Den er til stede i luften i en delikat balance, som planetens oceaner hjælper med at kontrollere. Havvand absorberer og frigiver atmosfærisk CO2. Plankton spiser det kulstof, der absorberes. Når de dør, synker deres kroppe ind i havets nedre dybder, hvor bakterier spiser dem. Disse bakterier frigiver derefter CO2, som i sidste ende går tilbage til jordens atmosfære.
Det er i det mindste det, forskerne tror, der foregår. Det meste af processen foregår miles under havet, hvor forskere ikke kan observere det. Det blev engang troet, at mange forskellige bakterier er involveret. Det blev imidlertid for nylig opdaget, at en enkelt Alteromonas stamme spiser så meget som et helt fællesskab af andre organismer. Opdagelsen gør det meget lettere for forskere at oprette modeller af havets kulstofcykling. Alt de skal gøre er at basere deres beregninger på Fedt Albert af havet.
4 Ni-millioner-årige planter
Planter hjælper med at holde atmosfæren åndbar. Ovennævnte stykker blev flash-fossiliseret under en meteoritpåvirkning for millioner af år siden. Forskere havde ingen anelse om, at organisk materiale kunne modstå så meget varme. Takket være denne opdagelse ved vi nu, at det er muligt, at livet på Mars, hvis det nogensinde eksisterede, kan have været bevaret på samme måde.
Her er hvad der skete: En serie på syv forskellige rumgenstande styrtede ind i, hvad der nu er Argentina, med den sidste indvirkning på omkring ni millioner år siden. Malen der var dækket af en pulverformig jord kaldet loess, som smeltede og omdannes til glas meget hurtigt. Eksperter gjorde en række tests; Efter mange sprøde fejl opdagede de, at ved temperaturer over 1.480 grader (2.700 ° F) absorberer vandet i en plantes udvendige lag tilstrækkelig varme til at beskytte de delikate indre strukturer. Noget lignende sker, når du friterer mad.
Mars er også dækket af loess og har mange slagkratere. Det har ikke haft floder og oceaner i milliarder år, men det gjorde det engang. Livet kunne have eksisteret der, og det er helt muligt, at det gamle martianske liv kunne være blevet bevaret i slagglas, ligesom disse jordplanter var.
3 En fryse-ramme af verdens største nyere vulkanudbrud
Det kan se ud som et nærbillede af Van Goghs Stjerneklar nat, men det er virkelig en anden geologisk tynd del af vulkansk rock. Der smøres ikke sammen her, men i stedet for mange skarpe kanter. Dette var en voldsom udbrud, ikke en løbende, hawaiiansk stilstrøm.
Disse større klumper er klumperbrudte mineralfragmenter. De er indlejret i pulveriseret sten, der strømmer rundt om dem. Se tæt på, og du får se mørke hulrum i den pulveriserede sten, der strækker sig ud som trukket, varm taffy.
Dette er et lille stykke af Toba supereruptionen fra omkring 75.000 år siden. Det var Jordens største kendte udbrud under menneskehedens historie, der sprøjtede 2900 kubikmeter (700 mi) magma og tre billioner kilo (6,6 billioner lb) svovl i himlen. Mineralkrystaller blev knust i klaster, da de eksploderede ud af ventilen. Sekunder senere blev de indlejret i varmt, gasfyldt vulkansk aske.Gassen forsvandt hurtigt og efterlader rum i askepartiklerne, der ser sort ud under polariseret lys. Tusinder af år senere er geologer, der studerer det, stadig beskadiget af Toba's vold. Ask fra udbruddet faldt så langt som Østafrika, 7.000 kilometer væk.
2 mennesker taming ild
Denne er præcis, hvordan den ser ud. Den tan ting er snavs, de lettere partikler er aske fra en brænde, og det mørke grå materiale er plantemateriale, der er blevet delvist brændt. Hvad der er fantastisk er, at det viser, at folk havde ild under deres kontrol for en million år siden - langt tidligere end nogen forventede.
Estimater af præcis, når mennesker tømmer ild, har altid været dårlige. Det er svært at fortælle om lag af gammel aske blev efterladt af et brand eller en madlavning. For nogle år siden brugte forskere avancerede teknikker på aske, herunder dem, der er vist ovenfor. Asken kom fra en million-årig brand fundet i en sydafrikansk hule. Det var uforstyrret og kunne ikke have været forårsaget af naturlige processer. Stenværktøjer blev fundet i nærheden.
Det vi ser her er de ashyre rester af en plante, som nogen, muligvis Homo erectus, båret ind i denne hul for en million år siden. De var sandsynligvis ikke vegetarianere fordi også brændte knogler blev fundet.
Kontrollen med ild var vores største skridt mod at blive Jordens herrer, som vi er i dag. Men er vi virkelig herrer? Forskere er begyndt at indse, at den største masse levende organismer på jorden faktisk kan opholde sig i den stenige skorpe under oceanerne. Disse små skabninger hedder ...
1 Endolitter
Det ville være nemmest at lade forskerne fortælle dig, hvad disse smukke grønne ting er: "Twisted mineralstænger produceret af jernoxiderende bakterier genoprettet fra mineralske inkubationsforsøg i Juan de Fuca-borehuller."
Det operative ord her er "borehuller." Forskere borede ned i havbunden og fandt bakterier der boede der. Disse små rock-dwellers, kaldet endolitter, er blevet dækket før. De lever i rock og spiser den. Forskere har kendt om dem i årevis, men kun nu begynder det at synke i, hvor mange endolitter der kunne være på jorden.
Det meste af Jorden er dækket af oceanisk skorpe. Denne havbund er lavet af basalt lava, der udbrud ved mid-ocean-højder og derefter bevæger sig væk fra højderne på et slags geologisk transportbånd. Der er rigeligt med vand og varme til rådighed - begge ting der er nødvendige for livet på Jorden. Desuden trives vandlevende vand på midterhavsskrogene ved hydrotermiske ventilationskanaler. Hvorfor skal livet ikke lige så godt gøre i havbunden?
Forestil dig nu, at den havskorps er beboet. Forskerne, der tog dette billede af grønne endolithængler, tror på, at det virkelig kunne være et godt hjem for en sådan livsform. Andre mener endda, at havbunden kan indeholde mere biomasse end land og marine liv kombineret!