Ο σχηματισμός του πλανήτη Γη

Ο σχηματισμός και η εξέλιξη του πλανήτη Γη είναι μια επιστημονική ιστορία ντετέκτιβ που έχει κάνει πολλούς ερευνητές να καταλάβουν τους αστρονόμους και τους πλανητικούς επιστήμονες. Η κατανόηση της διαδικασίας διαμόρφωσης του κόσμου μας όχι μόνο δίνει νέα στοιχεία για τη δομή και τη διαμόρφωσή του, αλλά ανοίγει και νέα παράθυρα διορατικότητας για τη δημιουργία πλανητών γύρω από άλλα άστρα.

Η γη δεν ήταν γύρω στην αρχή του σύμπαντος. Στην πραγματικότητα, πολύ λίγα από αυτά που βλέπουμε στον Κόσμο σήμερα ήταν γύρω όταν το σύμπαν σχηματίστηκε πριν από περίπου 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Ωστόσο, για να φτάσετε στη Γη, είναι σημαντικό να ξεκινήσετε από την αρχή, όταν ο κόσμος ήταν νέος.

Όλα ξεκίνησαν με δύο μόνο στοιχεία: το υδρογόνο και το ήλιο και ένα μικρό ίχνος λιθίου. Τα πρώτα αστέρια σχηματίστηκαν από το υδρογόνο που υπήρχε. Μόλις ξεκίνησε αυτή η διαδικασία, γενιές αστεριών γεννήθηκαν σε σύννεφα αερίου. Καθώς γηράσκονταν, αυτά τα αστέρια δημιούργησαν βαρύτερα στοιχεία στους πυρήνες τους, στοιχεία όπως το οξυγόνο, το πυρίτιο, ο σίδηρος και άλλοι. Όταν οι πρώτες γενιές των αστεριών πέθαιναν, διάσπαζαν αυτά τα στοιχεία στο διάστημα, τα οποία έσπασαν την επόμενη γενιά αστέγων. Γύρω στα μερικά από αυτά τα αστέρια, τα βαρύτερα στοιχεία σχημάτιζαν πλανήτες.

Πριν από πέντε δισεκατομμύρια χρόνια, σε μια απόλυτα συνηθισμένη θέση στον γαλαξία, κάτι συνέβη. Ίσως να ήταν μια έκρηξη υπερκαινοφανών που προωθούσε πολλά απόβλητα βαρέων στοιχείων σε ένα κοντινό σύννεφο αερίου υδρογόνου και διαστρικής σκόνης. Ή, θα μπορούσε να ήταν η δράση ενός περαστικού αστέρα που ανακατεύει το σύννεφο σε ένα στροβιλιζόμενο μείγμα. Όποια και αν ήταν η εκκίνηση, ώθησε το νέφος σε δράση που τελικά είχε ως αποτέλεσμα τη γέννηση του ηλιακού συστήματος. Το μείγμα θερμαίνεται και συμπιέζεται με τη δική του βαρύτητα. Στο κέντρο του, σχηματίστηκε ένα πρωτόστελο αντικείμενο. Ήταν νεαρός, ζεστός και λαμπερός, αλλά όχι ακόμα ένα πλήρες αστέρι. Γύρω από αυτό στροβιλίσθηκε ένας δίσκος από το ίδιο υλικό, που έγινε θερμότερος και θερμότερος καθώς η βαρύτητα και η κίνηση συμπιέζουν τη σκόνη και τα πετρώματα του σύννεφου μαζί.

Ο καυτός νέος πρωτοστάτης τελικά "ενεργοποιήθηκε" και άρχισε να συγχωνεύει το υδρογόνο στο ήλιο στον πυρήνα του. Ο ήλιος γεννήθηκε. Ο στροβιλισμένος ζεστός δίσκος ήταν το λίκνο όπου σχηματίστηκε η Γη και οι αδελφές πλανήτες της. Δεν ήταν η πρώτη φορά που σχηματίστηκε ένα τέτοιο πλανητικό σύστημα. Στην πραγματικότητα, οι αστρονόμοι μπορούν να δουν ακριβώς αυτά τα πράγματα συμβαίνουν αλλού στο σύμπαν.

Ενώ ο ήλιος μεγάλωσε σε μέγεθος και ενέργεια, αρχίζοντας να αναφλέγει τις πυρηνικές του πυρκαγιές, ο ζεστός δίσκος κρυώνει αργά. Αυτό χρειάστηκε εκατομμύρια χρόνια. Κατά τη διάρκεια αυτού του χρόνου, τα συστατικά του δίσκου άρχισαν να παγώνουν σε μικρούς κόκκους μεγέθους σκόνης. Μεταλλικά σιδήρου και ενώσεις του πυριτίου, του μαγνησίου, του αλουμινίου και του οξυγόνου βγήκαν πρώτα σε αυτό το φλογερό περιβάλλον. Τα κομμάτια αυτών διατηρούνται σε μετεωρίτες χοντριτών, που είναι αρχαία υλικά από το ηλιακό νεφέλωμα. Σιγά σιγά αυτοί οι κόκκοι εγκαταστάθηκαν μαζί και συγκεντρώθηκαν σε συστάδες, έπειτα κομμάτια, έπειτα ογκόλιθοι, και τελικά σώματα ονομάζονταν πλανητοειδείς αρκετά μεγάλοι για να ασκήσουν τη δική τους βαρύτητα.

Με την πάροδο του χρόνου, οι planetesimals συγκρούστηκαν με άλλα σώματα και μεγάλωσαν. Όπως έκαναν, η ενέργεια κάθε σύγκρουσης ήταν τεράστια. Μέχρι να φτάσουν τα εκατό χιλιόμετρα σε μέγεθος, οι πλανητικές συγκρούσεις ήταν αρκετά ενεργητικές τήξη και εξάτμιση μεγάλο μέρος του εμπλεκόμενου υλικού. Τα πετρώματα, ο σίδηρος και άλλα μέταλλα σε αυτούς τους συγκρουόμενους κόσμους ταξινομούνται σε στρώματα. Ο πυκνός σίδηρος εγκαταστάθηκε στο κέντρο και ο βράχος ανάφλεξης χωρίστηκε σε ένα μανδύα γύρω από το σίδερο, σε μια μικρογραφία της Γης και των άλλων εσωτερικών πλανητών σήμερα. Οι πλανητικοί επιστήμονες ονομάζουν αυτή τη διαδικασία διευθέτησης ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΤΗΤΑ-διάκριση. Δεν συνέβη μόνο με τους πλανήτες, αλλά συνέβη και στα μεγαλύτερα φεγγάρια καιτους μεγαλύτερους αστεροειδείς. Οι μετεωρίτες σιδήρου που βυθίζονται στη Γη από καιρό σε καιρό προέρχονται από συγκρούσεις μεταξύ αυτών των αστεροειδών στο μακρινό παρελθόν.

Σε κάποιο σημείο κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, ο ήλιος ανάφλεξε. Παρόλο που ο Ήλιος ήταν μόλις τα δύο τρίτα τόσο φωτεινά όσο είναι σήμερα, η διαδικασία ανάφλεξης (η η επονομαζόμενη φάση T-Tauri) ήταν αρκετά ενεργητική ώστε να απομακρύνει το μεγαλύτερο μέρος του αέριου τμήματος του πρωτοποριακό δίσκο. Τα κομμάτια, οι ογκόλιθοι και οι πλανητές που άφησαν πίσω συνέχισαν να συγκεντρώνονται σε μια χούφτα μεγάλων, σταθερών σωμάτων σε καλά διαχωρισμένες τροχιές. Η Γη ήταν η τρίτη από αυτές, μετρώντας από τον Ήλιο. Η διαδικασία συσσώρευσης και σύγκρουσης ήταν βίαιη και θεαματική επειδή τα μικρότερα κομμάτια άφησαν τεράστιους κρατήρες στις μεγαλύτερες. Μελέτες των άλλων πλανητών δείχνουν αυτές τις επιπτώσεις και τα αποδεικτικά στοιχεία είναι ισχυρή ότι συνέβαλαν σε καταστροφικές συνθήκες στη γη νηπίων.

Σε ένα σημείο νωρίτερα από αυτή τη διαδικασία, ένα πολύ μεγάλο πλανησιακό χτύπησε τη Γη ένα χτύπημα εκτός του κέντρου και ψεκάστηκε πολύ από το βραχώδες μανδύα της νέας Γης στο διάστημα. Ο πλανήτης πήρε το μεγαλύτερο μέρος του πίσω μετά από μια χρονική περίοδο, αλλά μερικά από αυτά συγκεντρώθηκαν σε μια δεύτερη πλανητική περιμετρική Γη. Αυτά τα απομεινάρια πιστεύεται ότι ήταν μέρος της ιστορίας του σχηματισμού της Σελήνης.

Οι παλαιότεροι επιζώντες βράχοι στη Γη είχαν βρεθεί περίπου πεντακόσια εκατομμύρια χρόνια μετά τον πρώτο σχηματισμό του πλανήτη. Αυτό και άλλοι πλανήτες υπέφεραν από αυτό που ονομάζεται "αργός βαρύς βομβαρδισμός" των τελευταίων αδέσποτων πλανητών πριν από τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια. Οι αρχαίοι βράχοι έχουν χρονολογηθεί από το μεθόδου μολύβδου ουρανίου και φαίνεται να είναι περίπου 4,03 δισεκατομμυρίων ετών. Το ορυκτό τους περιεχόμενο και τα ενσωματωμένα αέρια δείχνουν ότι υπήρχαν ηφαίστεια, ηπείρους, οροσειρές, ωκεανοί και πηχάκια στην Γη εκείνη την εποχή.

Κάποια ελαφρώς νεώτερα πετρώματα (περίπου 3,8 δισεκατομμυρίων ετών) δείχνουν εντυπωσιακά στοιχεία για τη ζωή στον νεαρό πλανήτη. Ενώ το τα επόμενα χρόνια ήταν γεμάτες παράξενες ιστορίες και μεγάλες αλλαγές, από τη στιγμή που εμφανίστηκε η πρώτη ζωή, Η δομή της Γης ήταν καλά διαμορφωμένη και μόνο η αρχέγονη ατμόσφαιρά της άλλαζε από την αρχή της ζωής. Η σκηνή τέθηκε για το σχηματισμό και τη διάδοση μικροσκοπικών μικροβίων σε όλο τον πλανήτη. Η εξέλιξή τους τελικά είχε ως αποτέλεσμα τον σύγχρονο κόσμο που φέρει ζωή γεμάτο με βουνά, ωκεανούς και ηφαίστεια που γνωρίζουμε σήμερα. Είναι ένας κόσμος που αλλάζει διαρκώς, με περιοχές όπου οι ηπείρους απομακρύνονται και σε άλλα μέρη όπου σχηματίζεται νέα γη. Αυτές οι ενέργειες δεν επηρεάζουν μόνο τον πλανήτη, αλλά τη ζωή πάνω του.

Τα στοιχεία για την ιστορία του σχηματισμού και της εξέλιξης της Γης είναι το αποτέλεσμα συλλογής στοιχείων ασθενών από μετεωρίτες και μελέτες της γεωλογίας των άλλων πλανητών. Προέρχεται επίσης από αναλύσεις πολύ μεγάλων όγκων γεωχημικών δεδομένων, αστρονομικών μελετών γύρω από περιοχές που σχηματίζουν πλανήτες άλλα αστέρια και δεκαετίες σοβαρής συζήτησης μεταξύ αστρονόμων, γεωλόγων, πλανητικών επιστημόνων, χημικών και βιολόγους. Η ιστορία της Γης είναι μια από τις πιο συναρπαστικές και σύνθετες επιστημονικές ιστορίες γύρω, με πολλά στοιχεία και κατανόηση για να την υποστηρίξει.

Ενημερώθηκε και ξαναγράφηκε από Carolyn Collins Petersen.