Bevezetés a földtörténetbe 2. hét
A földtan, mint történeti természettudomány A Föld, mint rendszer
+1
Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Kar Földtudományi alapszak
Rekord
(~felvétel)
Földtudományi kutatás, vizsgálatok
Múltbeli jelenségek, események, kölcsönhatások
Narratíva
Kísérletes természettudományok
Kísérletes természettudományok A • • • • • • • •
tudományos módszer elemei Megfigyelés és leírás Mérés, mértékegységek, mérıeszközök használata Kísérlet, reprodukálhatóság Hipotézis Elırejelzés (predikció) Ellenırzés Az elméletek elfogadása, falszifikáció (cáfolat) fontossága Természeti törvények
A tudományos módszer leegyszerősítve 1: 2: 3: 4:
Vizsgáld meg valamilyen szempontból az univerzum egy részét. Találj ki egy hipotézist, ami összeegyeztethetı a tapasztalataiddal. A hipotézis segítségével adj elırejelzéseket. Teszteld az elırejelzéseket kísérletekkel vagy további megfigyelésekkel. 5: Változtasd meg a hipotézist az eredményeknek megfelelıen. 6: Folytasd a 3. lépéstıl.
Occam borotvája – a parszimónia elve parszimónia ~ takarékosság
XIV. sz-i angol filozófus, szerzetes
„pluralitas non est ponenda sine necessitate” ha van két elmélet, amely ugyanazt a tényt magyarázza, akkor azt választjuk, mely kevesebb feltételezést tartalmaz
Történeti természettudomány (pl. földtörténet) • Kísérletezésre többnyire nincs lehetıség • Többszörös hipotézisalkotás, alternatív munkahipotézisek • Parszimónia elve • Esetlegesség (eshetıségek) elve (kontingencia: természeti törvények, rendszer kiindulási állapota) • Ok-okozat nyomozása, irányítottság („az idı nyila” aszimmetria) • Hipotézis elırejelzéseinek tesztelése újabb megfigyelésekkel • „Füstölgı puskacsı” keresése
A Föld, mint rendszer élet
levegı
víz
„föld”
Rendszerszemlélető földtudomány (Earth system science) ~1980-as évektıl bioszféra
atmoszféra
hidroszféra
litoszféra
Földövek (alrendszerek) folyamatai különbözıek légkör mozgása és változásai 8 nap folyamán
litoszféralemezek mozgása és változásai 150 millió év folyamán
Alrendszerek, események, kölcsönhatások
Rendszerelmélet alapjai
Körforgások (ciklusok): kızet, víz, biogeokémiai elemek
•
Körforgások (ciklusok) – kızet, víz, biogeokémiai elemek magmás
üledékes
metamorf
A szén (természetes) körforgása
Mire tanított a három jégkorszak? • Idı a földtörténeti idı hossza idıbeli felbontásunk skálája • Tér globális adatgyőjtés ısföldrajzi kép változásai • Éghajlat, környezet hosszú- és rövidtávú változások • Élıvilág evolúciós változások Folytatás: beszéljünk többet az okok feltárásáról miért ciklusos? miért változik a légköri CO2
A jégkorszakokat magyarázó elméletek
• Extraterresztrikus - Változások a Nap sugárzási intenzitásában - Porfelhı vonul a Nap és Föld között - egyenlítıi győrő kialakulása (mint a Szaturnusz esetében) - Föld pályaparamétereinek változása • Terresztrikus - vulkánkitörések - anti-üvegház (karbonátképzıdés, vulkanizmus csökkenése) - lemeztektonika A) poláris kontinens konfiguráció - lemeztektonika B) szuperkontinens • Összetett
Az üvegházhatás
XIX. sz. végi elmélet a légköri CO2 szerepérıl
Körforgások (ciklusok): kızet, víz, biogeokémiai elemek
•
Körforgások (ciklusok) – kızet, víz, biogeokémiai elemek magmás
üledékes
metamorf
A szén (természetes) körforgása
Földtani folyamatok és a légköri CO2
Kızetek kémiai mállása CO2-t von el a légkörbıl CaSiO3 + 2CO2 + 2H2O => CaCO3 + SiO2 + CO2 + 2H2O Vulkáni kigázosodás CO2-t juttat a légkörbe
Sr izotóparány: mállás intenzitásának indikátora
Szárazföldi mállás szerepe az eljegesedésben
Az utolsó jégkorszak tágabb keretben Himalája és a Tibeti-fennsík intenzív kiemelkedése
az elmúlt 65 Ma klímatörténete mélytengeri fúrások foraminiferáinak oxigénizotópos vizsgálatából
Az elmúlt 650 ezer év jégfúrásból: H izotóp (hımérséklet-függı) és légköri CO2
A Föld orbitális pályaelemeinek változásai
Milutin Milankovitch
Milankovitch-ciklusok és glaciális ciklusok
Késı karbon ısföldrajz: permo-karbon jégkorszak lemeztektonikai feltétele
Karbon idıszaki mocsárerdı: a CO2 csökkenés evolúciós oka a szárazföldi vegetáció
Egy (mára már) klasszikus földtörténeti probléma:
A dinók kihalása a kréta idıszak végén
Dino diverzitás és leszármazási kapcsolatok a mezozoikumban
kréta
jura
triász
A kréta idıszakban látták ıket utoljára
dinoszauruszok
ammoniteszek
Kevésbé híres áldozatok
foraminiferák
Kréta végi kihalás: a legnépszerőbb (de nem a legnagyobb) katasztrófa
idő
Hirtelen változás a kréta/paleogén (K/T) határon
Alvarez apa és fia a kréta-paleogén határnál Gubbio-ban (Olaszország)
Alvarez et al. 1980: a korszakos K/T cikk
K/T határagyag lelıhelyei
Stevns Klint, Dánia
Gubbio, Olaszország
Raton, Colorado, USA
Mára >100 helyrıl ismert a K/T irídium anomália
İslénytani ellentmondás: a kihalás nem tőnt hirtelennek
Másik perdöntı bizonyíték: sokkolt kvarc
Szferulák és mikrotektitek: olvadt kızetcseppek
Haiti K/T határrétegbıl
Tényleg becsapódás? Nem vulkanizmus?
Dekkán trapbazalt (India) kora ~K/T
Vastag homokkı padok: Tsunami üledékek és elterjedésük
Tsunami – szökıár a becsapódás nyomán
2004. december 26.
Chicxulub kráter: felfedezés 1991-ben
Gravitációs anomália térkép és 3D modell
A Föld a kréta végén és Chicxulub
Mélyfúrás a kráter belsejébe
A kráter szerkezete
K/T meteoritdarabka az óceán fenekérıl
Kormeghatározás – mikor volt a kréta idıszak utolsó napja?
Kőzetüveg radiometrikus kormeghatározása: 65 millió évvel ezelőtt keletkezett
A kréta végi becsapódás Chicxulub: sekélytenger, ~1000 m mészkı, dolomit és sókızetek
„Impakt tél” – Föld a becsapódás utáni por- és gázfelhı burokban
Chicxulub kráter miután a légkör kitisztult
A tudomány harminc évvel késıbb
41 társszerző, nemzetközi csapat Nem új gondolat, eredeti hipotézis megerősítése Közeledünk a konszenzus felé
A tudomány harminc évvel késıbb
A földtörténet kérdései • Természettudományosan megközelíthetı problémák • Alternatív, tesztelhetı munkahipotézisek tárgyai • Ok-okozati összefüggések tárhatók fel, esetrıl esetre másként • A Föld, mint összetett rendszer keretében értelmezhetık
