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: Vizsgáld meg valamilyen szempontból az univerzum egy részét. 2: Találj ki egy hipotézist, ami összeegyeztethetı a tapasztalataiddal. 3: A hipotézis segítségével adj elırejelzéseket. 4: 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 CO 2
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 CO 2 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 CO 2 Kızetek kémiai mállása CO 2 -t von el a légkörbıl CaSiO 3 + 2CO 2 + 2H 2 O => CaCO 3 + SiO 2 + CO 2 + 2H 2 O Vulkáni kigázosodás CO 2 -t juttat a légkörbe
Szárazföldi mállás szerepe az eljegesedésben Sr izotóparány: mállás intenzitásának indikátora
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 CO 2
A Föld orbitális pályaelemeinek változásai Milutin Milankovitch
Milankovitch-ciklusok és glaciális ciklusok
Késı karbon ısföldrajz: permo-karbon jégkorszak lemeztektonikai feltétele
Karbon idıszaki mocsárerdı: a CO 2 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
foraminiferák Kevésbé híres áldozatok
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
2004. december 26. Tsunami szökıár a becsapódás nyomán
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