Определены 10 ключевых вопросов, определяющих науку о Земле в XXI веке

Национальный исследовательский совет США представил новый отчет, в котором сформулированы десять фундаментальных вопросов, определяющих развитие геологических и планетарных наук. Эти вопросы отражают основные научные проблемы, стоящие перед науками о Земле в начале XXI века, и определяют текущее состояние этой области, путь её развития и будущие направления.

"Благодаря всем достижениям последних 20 лет мы теперь можем получить лучшее представление о Земле, рассматривая её от микро- до макроперспектив — от различения отдельных атомов в минералах до наблюдения за дрейфом континентов и ростом гор", — сказал Дональд Дж. ДеПаоло, профессор геохимии Калифорнийского университета в Беркли и председатель комитета, подготовившего отчет. "Чтобы двигать область вперед, мы должны оглянуться в прошлое и задать более глубокие фундаментальные вопросы о происхождении Земли и жизни, структуре и динамике планет, а также связях между жизнью и климатом".

Отчет был подготовлен по запросу Министерства энергетики США, Национального научного фонда США, Геологической службы США (USGS) и NASA. Комитет выбрал темы вопросов, не ориентируясь на узкоагентские проблемы, и охватил широкий спектр пространственных (от субатомного до планетарного) и временных масштабов (от прошлого к настоящему и будущему).

Список из 10 ключевых вопросов:

  • КАК СФОРМИРОВАЛИСЬ ЗЕМЛЯ И ДРУГИЕ ПЛАНЕТЫ? Требуются дальнейшие измерения тел Солнечной системы и экзопланет для понимания эволюции Земли.
  • ЧТО ПРОИЗОШЛО В ТЕМНЫЕ ВЕКА ЗЕМЛИ (ПЕРВЫЕ 500 МЛН ЛЕТ)? Этот критический период формирования атмосферы и океанов плохо изучен из-за отсутствия пород того возраста.
  • КАК НАЧАЛАСЬ ЖИЗНЬ? Геологические исследования земных пород и минералов, а также изучение Марса, где sedimentary record древнее, могут дать ключи к ответу.
  • КАК РАБОТАЮТ НЕДРА ЗЕМЛИ И КАК ОНИ ВЛИЯЮТ НА ПОВЕРХНОСТЬ? Неточное описание конвективных движений мантии и ядра мешает пониманию прошлого и прогнозу будущей поверхностной среды.
  • ПОЧЕМУ НА ЗЕМЛЕ ЕСТЬ ПЛИТНАЯ ТЕКТОНИКА И КОНТИНЕНТЫ? Неизвестно, когда континенты впервые сформировались, как сохранялись миллиарды лет и как эволюционируют, что важно для понимания регуляции климата.
  • КАК СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ КОНТРОЛИРУЮТ ЗЕМНЫЕ ПРОЦЕССЫ? Понимание материалов на микро- и атомарном уровне необходимо для прогнозирования планетарных процессов.
  • ЧТО ВЫЗЫВАЕТ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА — И НАСКОЛЬКО ОНИ МОГУТ БЫТЬ СИЛЬНЫМИ? Изучение климатических экстремумов в истории Земли может улучшить модели для прогнозирования масштабов и последствий изменения климата.
  • КАК ЖИЗНЬ ФОРМИРОВАЛА ЗЕМЛЮ — И КАК ЗЕМЛЯ ФОРМИРОВАЛА ЖИЗНЬ? Роль жизни в оксигенации атмосферы и выветривании, а также влияние геологических событий на массовые вымирания и эволюцию остаются ключевыми темами.
  • МОЖНО ЛИ ПРЕДСКАЗАТЬ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ, ИЗВЕРЖЕНИЯ ВУЛКАНОВ И ИХ ПОСЛЕДСТВИЯ? Хотя точное предсказание землетрясений, вероятно, невозможно, ученые работают над пониманием разрывов разломов и движением магмы для оценки вероятностей и последствий.
  • КАК ТЕЧЕНИЕ И ПЕРЕНОС ФЛЮИДОВ ВЛИЯЮТ НА ОКРУЖАЮЩУЮ ЧЕЛОВЕКА СРЕДУ? Создание математических моделей, предсказывающих поведение подземных и поверхностных флюидов, необходимо для рационального управления ресурсами и средой.