Несмотря на свою репутацию разрушительных сил, вулканы фактически имели решающее значение для развития жизни на Земле. Без вулканов большая часть земной воды все равно оказалась бы в ловушке в коре и мантии. Ранние извержения вулканов привели ко второй атмосфере Земли, которая привела к современной атмосфере Земли. Помимо воды и воздуха, вулканы несут ответственность за землю, еще одна необходимость для многих форм жизни. Вулканы могут быть разрушительными в данный момент, но в конечном итоге жизнь Земли не будет такой же, если бы она вообще существовала, без вулканов.

Самые ранние вулканы Земли

Накапливающийся материал, формирующий Землю, сталкивался с различной степенью насилия. Трение сталкивающегося материала в сочетании с теплом от радиоактивного распада. Результатом стала вращающаяся расплавленная масса.

Земельные участки

Когда вращающаяся расплавленная масса замедлилась и остыла, в кипящем котле образовался твердый поверхностный слой. Горячий материал внизу продолжал кипеть и пузыриться до поверхности. Поверхностный слой накипи перемещался, иногда накапливаясь в более толстые слои, а иногда погружаясь обратно в расплавленную массу. Однако со временем поверхность утолщалась в более постоянные слои. Извержения вулканов продолжались, но первая земля сформировалась.

Атмосфера

По мере накопления массы Земли менее плотные газы, попавшие в Землю, начали подниматься на поверхность. Извержения вулканов уносили газы и воду из недр Земли. Используя сегодняшние извержения в качестве модели, ученые считают, что атмосфера, создаваемая этими вулканами, состояла из водяного пара, оксида углерода, диоксида углерода, соляной кислоты, метана, аммиака, азота и серы. Доказательства этой ранней атмосферы включают обширные полосчатые железные образования. Эти скальные образования не встречаются в таких богатых кислородом средах, как нынешняя атмосфера Земли.

Вода

Все более и более плотная атмосфера накапливалась по мере охлаждения прото-Земли. В конце концов атмосфера достигла своей максимальной способности удерживать воду, и начался дождь. Вулканы продолжали извергаться, Земля продолжала охлаждаться, и дождь продолжал падать. Со временем вода начала накапливаться, образуя первый океан. Этот первый океан содержал пресную воду.

Начало жизни

Некоторые из самых старых камней на Земле, возраст которых составляет около 3,5 миллиардов лет, содержат окаменелости, идентифицированные как бактериальные. Немного более старые породы, около 3,8 миллиардов лет, содержат следы органических соединений. В 1952 году аспирант Стэнли Миллер поставил эксперимент по моделированию условий в ранних океанах и атмосфере Земли. Запечатанная система Миллера содержала воду и неорганические соединения, подобные тем, которые содержатся в вулканических газах. Он удалил кислород и вставил электроды для имитации молнии, которая обычно сопровождает извержения вулканов, из-за атмосферных разрушений вулканической пылью и газами. Чтобы симулировать естественное испарение и конденсацию, Миллер провел свою экспериментальную варку через циклы нагревания и охлаждения в течение недели, пропуская электрические искры через колбу. Через неделю запечатанная система Миллера содержала аминокислоты, строительные блоки живых материалов.

Последующие эксперименты Миллера и других показали, что встряхивание колбы для имитации волнового воздействия привело к тому, что некоторые аминокислоты оказались вместе в маленьких пузырьках, напоминающих простейшие бактерии. Они также показали, что аминокислоты будут прилипать к некоторым природным минералам. Хотя ученые еще не спровоцировали жизнь в колбе, эксперименты показывают, что материалы простых форм жизни развивались в ранних океанах Земли. Анализ ДНК современных форм жизни, от бактерий до людей, показывает, что самые ранние простые предки жили в горячей воде.

В то время как большая часть современной жизни задохнется в этой ранней генерируемой вулканами атмосфере, некоторые формы жизни процветают в этих условиях. Простые бактерии, подобные тем, что обнаружены в глубоких морских отверстиях, показывают, что бактерии выживают в суровых условиях. Окаменелости цианобактерий, типа фотосинтезирующих сине-зеленых водорослей, развивались и распространялись в древнем океане. Отходы их дыхания, кислород, в конечном итоге отравляют их атмосферу. Их загрязнение изменило атмосферу достаточно, чтобы позволить развитие кислородно-зависимых форм жизни.

Современные преимущества вулканов

Важность вулканов для жизни не закончилась созданием богатой кислородом атмосферы. Магматические породы формируют более 80 процентов поверхности Земли, как над, так и под поверхностью океана. Магматические породы (камни от огня) включают вулканические (извергнутые) и плутонические (расплавленный материал, охлажденный до извержения) породы. Извержения вулканов продолжают увеличивать сушу, как путем расширения существующих земель, как на Гавайях, так и за счет появления новых островов на поверхности, как на Сурси, острове, возникшем в 1963 году вдоль хребта в середине океана около Исландии.

Даже форма земных масс Земли связана с вулканами. Вулканы встречаются вдоль центров распространения Земли, где извергающаяся лава медленно толкает верхние слои Земли в различные конфигурации. Разрушение литосферы (коры и верхней мантии) в зонах субдукции также приводит к возникновению вулканов, когда расплавленная, менее плотная магма поднимается обратно к поверхности Земли. Эти вулканы создают опасность, связанную с такими сложными вулканами, как Mt. Святой Елены и Везувий. Последствия взрывных извержений сложных вулканов варьируются от неудобств, связанных с задержкой и отменой полетов самолетов из-за густого пепла, до изменения погодных условий, когда вулканическая пыль достигает стратосферы и блокирует часть солнечной энергии.

Несмотря на негативное влияние вулканической активности, вулканы также имеют положительные стороны. Вулканическая пыль, пепел и камни разлагаются на почвы с исключительной способностью удерживать питательные вещества и воду, что делает их очень плодородными. Эти богатые вулканические почвы, называемые андизолами, составляют около 1 процента доступной поверхности Земли.

Вулканы продолжают нагревать окружающую среду. Горячие источники поддерживают местную среду обитания диких животных, и многие сообщества используют геотермальную энергию для производства тепла и электроэнергии.

Минеральные сообщества часто развиваются из-за флюидов от извержений вулканов. От драгоценных камней до золота и других металлов вулканы связаны с большей частью минеральных богатств Земли. Поиски этих минералов и других руд способствовали многим исследованиям Земли человеком.