《שמירה על איזון האנרגיה Maintaining Energy Balance》

【שמירה על איזון האנרגיה חלק שני - החיים על כדור הארץ--עמוד 维持能量的平衡下编】

מה המשמעות של סידור כל זה על ידי היקום? אולי התשובה היא המשכיות החיים והתרבות. כבני אדם, עלינו לקחת על עצמנו את תפקיד השומרים של התרבות הארצית. הגנה על המשכיותם של אינספור יצורים חיים על פני כדור הארץ היא הביטוי הטוב ביותר להכרת תודה.

     כדור הארץ הקדום: משחק האנרגיה בין לבה להתקררות (לפני 4.6–4.0 מיליארד שנים). בדיסקית הפרוטו-פלנטרית של מערכת השמש, פלנטזימלים יצרו את כדור הארץ הקדום באמצעות צבירה בהתנגשויות, והמירו אנרגיה קינטית לאנרגיה תרמית, עם טמפרטורת פני השטח שעלתה על 1200°C, ויצרו ים מאגמה גלובלי. ברזל וניקל בצפיפות גבוהה שקעו למרכז כדור הארץ, שחררו אנרגיה פוטנציאלית כבידתית (כ-10³¹ ג'אול) וחיממו עוד יותר את הפנים. סיליקטים קלים יותר צפו והתקררו בהדרגה ליצירת הקרום הקדום. התפרקות יסודות בעלי זמן מחצית חיים ארוך כמו אורניום-238, תוריום-232, אשלגן-40 סיפקה מקור חום ארוך טווח (עד היום תורמת כ-50% מהחום הגיאותרמי). הולכה תרמית במעטפת העבירה חום פנימי לפני השטח, והתפרצויות געשיות שחררו אנרגיה עודפת ומנעו התכה יתרה. כדור הארץ השיג איזון דינמי בין קירור קרינתי (חוק שטפן-בולצמן) לייצור חום פנימי (התפרקות רדיואקטיבית), ונמנע מלהפוך לסלע מת. התפרצויות געשיות שחררו H₂O, CO₂, N₂, CH₄, NH₃ וכו', ויצרו אטמוספירה מחזרת. חלק מהמים עשויים להגיע ממטאוריטים עשירים במים (כמו כונדריטים פחמניים) שהתנגשו והעבירו מים. ריכוזים גבוהים של CO₂ ו-CH₄ שמרו על טמפרטורת פני השטח, מנעו הקפאת האוקיינוסים (הבהירות של השמש הקדומה הייתה רק 70% מהבהירות הנוכחית) ושמרו על איזון אפקט החממה. מי ים המיסו יונים מסלעים געשיים (כמו Na⁺, Cl⁻), והחלו את המחזורים הגיאוכימיים.

     לפני כ-4.5 מיליארד שנים, גוף בגודל מאדים התנגש בכדור הארץ בזווית, השליך חומר שיצר את הירח, והטיית ציר כדור הארץ גרמה לשינויי העונות. התנגשות תיאה שחררה אנרגיה של 10³² ג'אול, עיצבה מחדש את מבנה המעטפת והאיצה את ההתמיינות של הליבה. לאחר התקררות ים המאגמה בעידן ההאדאי, הקרום הבזלתי והקרום הגרניטי התבדלו בהדרגה. הולכה תרמית מקומית במעטפת גרמה לפעילות טקטונית מוקדמת, אך לא הובילה למערכת לוחות טקטונית מודרנית. מים נוזליים, האטמוספירה והשיפוע הכימי יצרו "סולם אנרגיה", שסיפק תווך תגובה לאבולוציה מולקולרית מאוחרת יותר. פתחי הרי געש ומעיינות הידרותרמיים בים העמוק הפכו למגרשי ניסוי לסינתזה אביוטית (כמו גופרתי ברזל-ניקל המזרזים היווצרות חומר אורגני). הלבה וההתקררות של כדור הארץ הקדום הכינו את הקרקע לשלב הבא – "התגובות הכימיות" – באוקיינוסים הרותחים ובאטמוספירה המשולבת בברקים, אנרגיה תוליד מולקולות מורכבות יותר, ובסופו של דבר תפנה אל...