Formacja planety Ziemia

Formowanie się i ewolucja planety Ziemia to naukowa kryminał, w którym astronomowie i planetolodzy przeprowadzili wiele badań. Zrozumienie procesu formowania się naszego świata nie tylko daje nowy wgląd w jego strukturę i formację, ale także otwiera nowe okno wglądu w tworzenie planet wokół innych gwiazd.

Na początku wszechświata nie było Ziemi. W rzeczywistości bardzo niewiele z tego, co widzimy w dzisiejszym kosmosie, istniało, gdy wszechświat powstał około 13,8 miliarda lat temu. Jednak, aby dostać się na Ziemię, ważne jest, aby zacząć od początku, gdy wszechświat był młody.

Wszystko zaczęło się od tylko dwóch pierwiastków: wodoru i helu oraz niewielkiej ilości litu. Pierwsze gwiazdy powstały z wodoru, który istniał. Po rozpoczęciu tego procesu pokolenia gwiazd rodziły się w obłokach gazu. W miarę starzenia się te gwiazdy tworzyły cięższe pierwiastki w swoich rdzeniach, takie jak tlen, krzem, żelazo i inne. Kiedy umarły pierwsze generacje gwiazd, rozproszyły te elementy w przestrzeń kosmiczną, która zaszczepiła następną generację gwiazd. Wokół niektórych z tych gwiazd cięższe pierwiastki tworzyły planety.

Jakieś pięć miliardów lat temu, w zupełnie zwyczajnym miejscu w galaktyce, coś się wydarzyło. Mogła to być eksplozja supernowej, która zepchnęła dużą część wraku ciężkich pierwiastków do pobliskiej chmury wodoru i pyłu międzygwiezdnego. Lub może to być działanie przechodzącej gwiazdy mieszającej chmurę w wirującą mieszaninę. Niezależnie od tego, jaki był początek, zmusił chmurę do działania, co ostatecznie zaowocowało narodziny Układu Słonecznego. Mieszanina stała się gorąca i ściśnięta pod własnym ciężarem. W jego centrum powstał protogwiezdny obiekt. Było młode, gorące i świecące, ale jeszcze nie pełna gwiazda. Wokół niego wirował dysk z tego samego materiału, który stawał się coraz gorętszy, gdy grawitacja i ruch ściskały razem kurz i skały chmury.

Gorący młody protostar ostatecznie „włączył się” i zaczął stapiać wodór z helem w jego rdzeniu. Urodziło się słońce. Wirujący gorący dysk był kolebką, w której uformowała się Ziemia i jej siostrzane planety. To nie był pierwszy raz, kiedy powstał taki układ planetarny. W rzeczywistości astronomowie widzą tak się dzieje gdzie indziej we wszechświecie.

Podczas gdy Słońce powiększyło się i zaczęło rozpalać ogniska jądrowe, gorący dysk powoli się ochładzał. Zajęło to miliony lat. W tym czasie elementy dysku zaczęły zamarzać na małe ziarna wielkości pyłu. Żelazo metal i związki krzemu, magnezu, glinu i tlenu pojawiły się jako pierwsze w tym ognistym otoczeniu. Ich fragmenty są przechowywane w meteorytach chondrytowych, które są starożytnymi materiałami z mgławicy słonecznej. Powoli ziarna te osiadły razem i zebrały się w grudki, potem kawałki, a następnie głazy, a na koniec ciała zwane planetozymalami wystarczająco duże, aby wywierać własną grawitację.

Z biegiem czasu planetozymale zderzyły się z innymi ciałami i powiększyły. Gdy tak zrobili, energia każdego zderzenia była ogromna. Zanim osiągnęły rozmiar około stu kilometrów, zderzenia planetarne były już wystarczająco energiczne stopić i odparować duża część materiału. Skały, żelazo i inne metale w zderzających się światach ułożyły się w warstwy. Gęste żelazo osiadło w centrum, a lżejsza skała rozdzieliła się na płaszcz wokół żelaza, w miniaturowej Ziemi i innych dzisiejszych planetach wewnętrznych. Planetolodzy nazywają ten proces osiadania różnicowanie. Zdarzyło się to nie tylko na planetach, ale także w większych księżycach inajwiększe asteroidy. Żelazne meteoryty, które od czasu do czasu spadają na Ziemię, powstają w wyniku zderzeń tych planetoid w odległej przeszłości.

W pewnym momencie w tym czasie Słońce zapaliło się. Mimo, że Słońce było tylko około dwie trzecie tak jasne jak dzisiaj, proces zapłonu ( tak zwana faza T-Tauri) była wystarczająco energetyczna, aby zdmuchnąć większość gazowej części dysk protoplanetarny. Kawałki, głazy i planetozymale pozostawione w dalszym ciągu gromadziły się w garstce dużych, stabilnych ciał na dobrze rozmieszczonych orbitach. Ziemia była trzecią z nich, licząc na zewnątrz od Słońca. Proces gromadzenia się i zderzeń był gwałtowny i spektakularny, ponieważ mniejsze kawałki pozostawiały ogromne kratery na większych. Badania innych planet pokazują te wpływy, a dowody są silne, że przyczyniły się do katastrofalnych warunków na małej Ziemi.

W pewnym momencie na początku tego procesu bardzo duża planeta uderzyła w Ziemię niecentrycznym uderzeniem i rozpyliła dużą część skalistego płaszcza młodej Ziemi w kosmos. Planeta odzyskała większość po pewnym czasie, ale część zebrała się w drugą planetę w kształcie Ziemi krążącą wokół Ziemi. Uważa się, że te resztki były częścią historii formacji Księżyca.

Najstarsze ocalałe skały na Ziemi zostały ułożone około pięćset milionów lat po powstaniu planety. On i inne planety ucierpiały w wyniku tak zwanego „późnego ciężkiego bombardowania” ostatnich zbłąkanych planetozymali około cztery miliardy lat temu). Starożytne skały zostały datowane przez metoda uranowo-ołowiowa i wydają się mieć około 4,03 miliarda lat. Ich zawartość minerałów i osadzone gazy pokazują, że w tamtych czasach na Ziemi istniały wulkany, kontynenty, pasma górskie, oceany i płyty skorupy ziemskiej.

Niektóre nieco młodsze skały (mające około 3,8 miliarda lat) wykazują kuszące dowody życia na młodej planecie. Podczas, gdy kolejne eony były pełne dziwnych historii i daleko idących zmian, zanim pojawiło się pierwsze życie, Struktura Ziemi była dobrze uformowana i tylko pierwotna atmosfera uległa zmianie na początku życia. Przygotowano scenę do formowania się i rozprzestrzeniania drobnych mikrobów na całej planecie. Ich ewolucja ostatecznie zaowocowała współczesnym, żyjącym życiem światem wciąż wypełnionym górami, oceanami i wulkanami, które znamy dzisiaj. To świat, który ciągle się zmienia, a regiony gdzie kontynenty się rozpadają i inne miejsca, w których powstaje nowa ziemia. Działania te wpływają nie tylko na planetę, ale na jej życie.

Dowody na historię powstawania i ewolucji Ziemi są wynikiem gromadzenia dowodów przez pacjentów z meteorytów i badań geologii innych planet. Pochodzi również z analiz bardzo dużych ciał danych geochemicznych, badań astronomicznych wokół okolic kształtujących planety inne gwiazdy i dziesięciolecia poważnych dyskusji wśród astronomów, geologów, planetologów, chemików i biolodzy. Historia Ziemi jest jedną z najbardziej fascynujących i złożonych historii naukowych, z dużą ilością dowodów i zrozumienia, aby ją poprzeć.

Zaktualizowany i przepisany przez Carolyn Collins Petersen.