Formiranje planete Zemlje

Formiranje i evolucija planete Zemlje znanstvena je detektivska priča koja je astronomima i planetarnim znanstvenicima pokrenula mnoštvo istraživanja. Razumijevanje našeg procesa formiranja u svijetu ne samo da daje novi uvid u njegovu strukturu i formiranje, već otvara i nove prozore uvida u stvaranje planeta oko drugih zvijezda.

Na početku svemira Zemlje nije bilo. Zapravo, vrlo malo onoga što danas vidimo u kosmosu bilo je otprilike kada je svemir nastao prije otprilike 13,8 milijardi godina. Međutim, da biste došli do Zemlje, važno je započeti na početku, kad je svemir bio mlad.

Sve je započelo sa samo dva elementa: vodikom i helijem i malim tragom litija. Prve zvijezde nastale su od postojećeg vodika. Jednom kada je taj proces započeo, generacije zvijezda rodile su se u oblacima plina. Kako su ostarile, te su zvijezde stvarale teže elemente u svojim jezgrama, elemente poput kisika, silicija, željeza i drugih. Kad su umrle prve generacije zvijezda, one su rasipale te elemente u svemir, što je zasijalo sljedeću generaciju zvijezda. Oko nekih zvijezda teži elementi formirali su planete.

Prije nekih pet milijardi godina, na sasvim običnom mjestu galaksije, nešto se dogodilo. Možda je to bila eksplozija supernove koja je gurnula velik dio olupina teških elemenata u obližnji oblak vodikovog plina i međuzvjezdane prašine. Ili je to moglo biti djelovanje zvijezde u prolazu koja miješa oblak u vrtložnu smjesu. Bez obzira na početak, gurnuo je oblak u akciju, što je na kraju i rezultiralo rađanje Sunčevog sustava. Smjesa je postajala vruća i komprimirana pod vlastitom gravitacijom. U njegovom središtu formirao se protozvezdni objekt. Bila je mlada, vruća i blistava, ali još ne puna zvijezda. Oko njega se vrtio disk od istog materijala, koji je postajao sve topliji i topliji jer su gravitacija i pokret zajedno stisnuli prašinu i stijene oblaka.

Vrući mladi protostar na kraju se "uključio" i počeo topiti vodik u helij u svojoj jezgri. Sunce se rodilo. Vrući disk koji se vrtio bio je kolijevka u kojoj su se formirali Zemlja i njeni sestrinski planeti. To nije bilo prvi put da se stvorio takav planetarni sustav. U stvari, astronomi mogu vidjeti upravo se takve stvari događaju drugdje u svemiru.

Dok je Sunce raslo po veličini i energiji, počevši zapaljivati ​​svoje nuklearne požare, vrući disk polako se hladio. Ovo je trajalo milijune godina. Tijekom tog vremena, komponente diska počele su se smrzavati u sitna zrna veličine prašine. U ovom vatrenom okruženju prvi su izašli metalni željezo i spojevi silicija, magnezija, aluminija i kisika. Komadići ovih su sačuvani u mendoritima hondrita, koji su drevni materijali iz solarne maglice. Polako se ta zrna slažu zajedno i skupljaju u grozdove, zatim komade, zatim gromade i na kraju tijela koja se nazivaju plastemalno dovoljno velika da mogu pokazati vlastitu gravitaciju.

Kako je vrijeme prolazilo, platesimalisti su se sudarali s drugim tijelima i postajali sve veći. Kao i oni, energija svakog sudara bila je nevjerojatna. Do trenutka kada su dostigli stotinu i više kilometara, planeteimalni sudari bili su dovoljno energetski da rastopiti i isparavati velik dio uključenog materijala. Kamenje, željezo i drugi metali u tim sudarima sudarali su se u slojeve. Gusti željezo smjestilo se u sredinu, a svjetlija stijena odvojila se u plašt oko željeza, u minijaturnoj Zemlji i drugim unutarnjim planetima danas. Planetarni znanstvenici ovo nazivaju naseljavanjem diferencijacija. To se nije dogodilo samo sa planetama, već se dogodilo i u većim mjesecima inajveći asteroidi. Željezni meteoriti koji se s vremena na vrijeme uranjaju u Zemlju potječu od sudara ovih asteroida u dalekoj prošlosti.

U nekom trenutku za to vrijeme, Sunce je zapalilo. Iako je Sunce bilo samo oko dvije trećine sjajno kao i danas, proces paljenja (the takozvana T-Tauri faza) bila je dovoljno energična da ispuha većinu plinovitih dijelova protoplanetarni disk. Ostavljeni komadići, gromade i platesimals nastavljali su se skupljati u nekoliko velikih, stabilnih tijela u dobro raspoređenim orbitama. Zemlja je bila treća od njih, računajući prema van od Sunca. Proces nakupljanja i sudara bio je nasilan i spektakularan jer su manji komadi ostavili ogromne kratere na većim. Studije drugih planeta pokazuju ove utjecaje i dokazi su jak da su pridonijeli katastrofalnim uvjetima na dojenačkoj Zemlji.

U jednom je trenutku u ovom procesu vrlo veliki planetezalni udar pogodio Zemlju udarcem izvan središta i prostrujao velik dio stenovitog plašta mlade Zemlje u svemir. Planeta je dobila većinu toga nakon određenog vremenskog razdoblja, ali neki se skupio u drugom planetesimalnom krugu oko Zemlje. Smatra se da su ovi ostaci bili dio priče o stvaranju Mjeseca.

Najstarije preživjele stijene na Zemlji postavljene su nekih petsto milijuna godina nakon što je planet prvi put formiran. To i drugi planeti pretrpjeli su kroz tzv. "Kasno teško bombardiranje" posljednjih lutalih planetarnih životinja prije otprilike četiri milijarde godina). Drevne stijene su datirane u metoda urano-olova i izgleda da je stara oko 4,03 milijarde godina. Njihov sadržaj minerala i ugrađeni plinovi pokazuju da je tih dana na Zemlji bilo vulkana, kontinenata, planinskih lanaca, oceana i ploča.

Neke mlađe stijene (stare oko 3,8 milijardi godina) pokazuju mučne dokaze života mladog planeta. Dok eonima koji su uslijedili bili su puni čudnih priča i dalekosežnih promjena, u vrijeme kada se pojavio prvi život, Zemljina je struktura bila dobro oblikovana i napadom se mijenjala samo njezina iskonska atmosfera života. Postrojenje je bilo postavljeno za formiranje i širenje sićušnih mikroba širom planete. Njihova evolucija u konačnici je rezultirala modernim životnim svijetom još uvijek ispunjenim planinama, oceanima i vulkanima kakve poznajemo danas. To je svijet koji se stalno mijenja, s regijama u kojima kontinenti se razdvajaju i druga mjesta gdje se formira nova zemlja. Ove radnje ne utječu samo na planet, već na život na njemu.

Dokazi za priču o stvaranju i evoluciji Zemlje rezultat su strpljivog prikupljanja dokaza iz meteorita i proučavanja geologije drugih planeta. Također dolazi iz analiza vrlo velikih geokemijskih podataka, astronomskih studija regija koje stvaraju planet drugih zvijezda i desetljeća ozbiljne rasprave među astronomima, geolozima, planetarnim znanstvenicima, kemičarima i biolozi. Priča o Zemlji jedna je od najfascinantnijih i najsloženijih znanstvenih priča oko sebe, s puno dokaza i razumijevanja za to.

Ažurirano i ponovno napisao Carolyn Collins Petersen.