Formarea Planetei Pământ

Formarea și evoluția planetei Pământ este o poveste de detectiv științific, care a dus astronomilor și oamenilor de știință planetari o mulțime de cercetări să-și dea seama. Înțelegerea procesului nostru de formare a lumii nu numai că oferă o perspectivă nouă asupra structurii și formării sale, dar deschide și noi ferestre de cunoaștere a creării planetelor în jurul altor stele.

Pământul nu era în jur la începutul universului. De fapt, foarte puțin din ceea ce vedem în cosmos astăzi a fost în jurul când universul s-a format acum 13,8 miliarde de ani în urmă. Totuși, pentru a ajunge pe Pământ, este important să începeți de la început, când universul era tânăr.

Totul a început doar cu două elemente: hidrogen și heliu și o mică urmă de litiu. Primele stele s-au format din hidrogenul care exista. Odată ce acest proces a început, generații de stele s-au născut în nori de gaz. Pe măsură ce îmbătrâneau, acele stele au creat elemente mai grele în miezurile lor, elemente precum oxigen, siliciu, fier și altele. Când au murit primele generații de stele, au împrăștiat acele elemente în spațiu, care au însămânat următoarea generație de stele. În jurul unora dintre acele stele, elementele mai grele formau planete.

Acum vreo cinci miliarde de ani, într-un loc perfect obișnuit al galaxiei, s-a întâmplat ceva. S-ar putea să fi fost o explozie de supernova care a împins o mare parte a epavei sale cu elemente grele într-un nor din apropiere de hidrogen gaz și praf interstelar. Sau ar fi putut fi acțiunea unei stele trecătoare care agită norul într-un amestec învolburat. Oricare ar fi fost începutul, acesta a împins norul în acțiune, în cele din urmă nașterea sistemului solar. Amestecul a devenit fierbinte și comprimat sub propria sa gravitație. În centrul său, s-a format un obiect protostelar. Era tânără, fierbinte și strălucitoare, dar încă nu era o stea plină. În jurul lui se învârtea un disc din același material, care devenea din ce în ce mai fierbinte, deoarece gravitația și mișcarea comprimă praful și rocile norului.

Protostarul tânăr fierbinte a „pornit” în cele din urmă și a început să fuzioneze hidrogenul cu heliu în miezul său. Soarele s-a născut. Discul fierbinte învolburat era leagănul în care se formau Pământul și planetele surorii sale. Nu a fost prima dată când s-a format un astfel de sistem planetar. De fapt, astronomii pot vedea doar acest lucru se întâmplă în altă parte a universului.

În timp ce Soarele crește în dimensiuni și energie, începând să-și aprindă focurile nucleare, discul fierbinte s-a răcit lent. Aceasta a durat milioane de ani. În acest timp, componentele discului au început să înghețe în boabe mici de dimensiuni mari de praf. Metalul de fier și compușii de siliciu, magneziu, aluminiu și oxigen au ieșit pe primul loc în acel cadru înflăcărat. Mușcături din acestea sunt păstrate în meteoritele de condrit, care sunt materiale antice din nebuloasa solară. Încet, aceste boabe s-au instalat împreună și s-au colectat în aglomerații, apoi bucăți, apoi bolovani și, în final, corpurile numite planetesimale suficient de mari pentru a-și exercita propria gravitație.

Pe măsură ce a trecut timpul, planetesimele s-au ciocnit cu alte corpuri și au devenit mai mari. Așa cum au făcut-o, energia fiecărei coliziuni a fost extraordinară. În momentul în care au ajuns la o sută de kilometri cam așa ceva, coliziunile planetesimale erau suficient de energice pentru a se topește și se vaporizează o mare parte din materialul implicat. Stâncile, fierul și alte metale din aceste lumi ciocnitoare s-au sortat în straturi. Fierul dens s-a așezat în centru și roca mai ușoară s-a separat într-o manta în jurul fierului, într-o miniatură a Pământului și a celorlalte planete interioare de astăzi. Cercetătorii planetari numesc acest proces de decontare diferenţiere. Nu s-a întâmplat doar cu planetele, dar a avut loc și în lunile mai mari șicei mai mari asteroizi. Meteoritele de fier care plonjează pe Pământ din când în când provin din coliziuni între acești asteroizi în trecutul îndepărtat.

La un moment dat în această perioadă, Soarele s-a aprins. Deși Soarele avea doar aproximativ două treimi la fel de strălucitor ca și astăzi, procesul de aprindere ( așa-numita fază T-Tauri) a fost suficient de energică pentru a alunga cea mai mare parte a părții gazoase a disc protoplanetar. Bucățile, bolovanii și planeteimalele rămase în urmă au continuat să se strângă într-o mână de corpuri mari, stabile, pe orbitele bine distanțate. Pământul a fost cel de-al treilea dintre aceștia, numărând în afară de Soare. Procesul de acumulare și coliziune a fost violent și spectaculos, deoarece piesele mai mici au lăsat cratere imense pe cele mai mari. Studiile celorlalte planete arată aceste impacturi, iar dovezile sunt puternic că au contribuit la condiții catastrofale de pe Pământul prunc.

La un moment dat la începutul acestui proces, un planetesimal foarte mare a lovit Pământul o lovitură în afara centrului și a pulverizat o mare parte din mantia stâncoasă a tânărului Pământ în spațiu. Planeta a obținut cea mai mare parte a ei înapoi după o perioadă de timp, dar o parte din ea s-au colectat într-un al doilea planetesimal în jurul Pământului. Se crede că acele resturi au făcut parte din povestea formării Lunii.

Cele mai vechi roci supraviețuitoare de pe Pământ au fost așezate la aproximativ cinci sute de milioane de ani de la prima formare a planetei. Aceasta și alte planete au suferit prin ceea ce se numește „bombardarea grea târzie” a ultimelor planetesime rătăcite în urmă cu aproximativ patru miliarde de ani). Stancile antice au fost datate de catre metoda cu plumb uraniu și par să aibă aproximativ 4,03 miliarde de ani. Conținutul lor de minerale și gazele încorporate arată că în acele zile existau vulcani, continente, lanțuri montane, oceane și plăci cruste.

Unele roci ușor mai tinere (aproximativ 3,8 miliarde de ani) prezintă dovezi tentante de viață pe tânăra planetă. In timp ce eoni care au urmat erau pline de povești ciudate și schimbări de anvergură, până când a apărut prima viață, Structura Pământului era bine formată și numai atmosfera primordială a fost schimbată de la debut de viață. Etapa a fost pregătită pentru formarea și răspândirea microbilor minusculi pe întreaga planetă. În cele din urmă, evoluția lor a dus la o lume modernă care încă mai este plină de munți, oceane și vulcani pe care îi cunoaștem astăzi. Este o lume în continuă schimbare, cu regiuni în care continentele se desprind și alte locuri unde se formează terenuri noi. Aceste acțiuni afectează nu doar planeta, ci viața pe ea.

Dovada pentru povestea formării și evoluției Pământului este rezultatul colectării de dovezi ale pacienților de la meteoriți și studii ale geologiei celorlalte planete. De asemenea, provine din analize ale unor corpuri foarte mari de date geochimice, studii astronomice din regiunile formatoare de planete din jur alte stele și decenii de discuții serioase între astronomi, geologi, oameni de știință planetari, chimiști și biologi. Povestea Pământului este una dintre cele mai fascinante și complexe povești științifice din jur, cu o mulțime de dovezi și înțelegere care să o susțină.

Actualizat și rescris de Carolyn Collins Petersen.