Formování planety Země

Tvoření a vývoj planety Země je vědecký detektivní příběh, který astronomům a planetárním vědcům přinesl spoustu výzkumu. Porozumění našemu světovému formačnímu procesu nejen dává nový vhled do jeho struktury a formace, ale také otevírá nová okna vhledu do vytváření planet kolem jiných hvězd.

Země nebyla na začátku vesmíru. Ve skutečnosti jen velmi málo z toho, co dnes vidíme ve vesmíru, bylo kolem, když se vesmír vytvořil asi před 13,8 miliardami let. Abychom se však dostali na Zemi, je důležité začít na začátku, když byl vesmír mladý.

Všechno to začalo pouhými dvěma prvky: vodík a hélium a malou stopou lithia. První hvězdy vznikly z existujícího vodíku. Jakmile tento proces začal, v oblacích plynu se zrodily generace hvězd. Jak stárly, tyto hvězdy vytvářely ve svých jádrech těžší prvky, jako je kyslík, křemík, železo a další. Když první generace hvězd zemřely, rozptýlily tyto prvky do vesmíru, což nasazovalo další generaci hvězd. Kolem některých z těchto hvězd tvořily těžší prvky planety.

Asi před pěti miliardami let, na zcela běžném místě v galaxii, se něco stalo. Mohla to být výbuch supernovy, který tlačí spoustu těžkých vraků do blízkého oblaku plynného vodíku a mezihvězdného prachu. Nebo to mohla být akce hvězdy, která mračila oblak do vířící směsi. Ať už to bylo cokoli, zatlačilo cloud do akce, což nakonec vyústilo narození sluneční soustavy. Směs se zahřála a stlačila podle své vlastní gravitace. V jeho středu se vytvořil protostelární objekt. Byla mladá, horká a zářící, ale ještě ne plná hvězda. Kolem to vířil disk ze stejného materiálu, který rostl tepleji a tepleji, když gravitace a pohyb stlačovaly prach a skály mraku dohromady.

Horký mladý protostar se nakonec „zapnul“ a začal ve svém jádru roztavovat vodík na helium. Slunce se zrodilo. Vířící horký disk byl kolébkou, kde se tvořila Země a její sesterské planety. Nebylo to poprvé, kdy byl takový planetární systém vytvořen. Ve skutečnosti mohou astronomové vidět jen se něco takového děje jinde ve vesmíru.

Zatímco Slunce rostlo ve velikosti a energii a začalo zapalovat jaderné ohně, horký disk se pomalu ochladil. Trvalo to miliony let. Během této doby začaly komponenty disku zamrznout na malá zrna prachu. V tomto ohnivém prostředí vyšel první kov železa a sloučeniny křemíku, hořčíku, hliníku a kyslíku. Jejich kousky se uchovávají v meteoritech chondritů, což jsou starověké materiály ze sluneční mlhoviny. Pomalu se tato zrna usazovala a sbírala se do shluků, pak se shluky, pak balvany a nakonec těla nazývaná planetesimaly dostatečně velká, aby uplatnila svou vlastní gravitaci.

Postupem času se planetesimály střetávaly s jinými těly a rostly. Energie každé srážky byla obrovská. Než dosáhli zhruba sto kilometrů, byly planetesimální srážky dost energické roztavit a odpařit velká část použitého materiálu. Skály, železo a další kovy v těchto kolizních světech se roztřídily do vrstev. Husté železo se usadilo ve středu a světlejší skála se rozdělila na plášť kolem železa, v miniaturní Zemi a dalších vnitřních planetách dnes. Planetární vědci nazývají tento proces usazování diferenciace. Nestalo se to jen s planetami, ale také k tomu došlo ve větších měsících anejvětší asteroidy. Železné meteority, které se čas od času vrhnou na Zemi, pocházejí z kolizí mezi těmito asteroidy v dávné minulosti.

V tomto okamžiku Slunce zapálilo. Ačkoli slunce bylo jen asi dvě třetiny tak jasné, jak je dnes, proces zapálení ( takzvaná T-Tauri fáze) byla dostatečně energetická, aby odfoukla většinu plynné části protoplanetární disk. Kusy, balvany a planetesimály, které zůstaly po sobě, se nadále shromažďovaly do hrstky velkých stabilních těl na dobře umístěných drahách. Země byla třetí z nich, počítající se od Slunce. Proces akumulace a kolize byl násilný a velkolepý, protože menší kousky zanechaly obrovské krátery na větších. Studie ostatních planet ukazují tyto dopady a důkazy jsou silný, že přispěli ke katastrofickým podmínkám na kojenecké Zemi.

V jednu chvíli na začátku tohoto procesu zasáhla velká planetární planeta Zemi úder mimo střed a rozprášila velkou část skalního pláště mladé Země do vesmíru. Planeta většinu času získala zpět po určité době, ale část z nich se shromáždila do druhého planetesimálního kroužícího Země. Tyto zbytky jsou považovány za součást příběhu Měsíce.

Nejstarší dochované skály na Zemi byly položeny asi pět set milionů let poté, co se planeta poprvé vytvořila. To a další planety utrpěly tím, co se nazývalo „pozdní těžké bombardování“ posledních zbloudilých planetesimálů asi před čtyřmi miliardami let). Starověké skály byly datovány do metoda uran-olovo a zdá se, že mají asi 4,03 miliardy let. Jejich minerální obsah a zapuštěné plyny ukazují, že v té době byly na Zemi vulkány, kontinenty, pohoří, oceány a krustální desky.

Některé mírně mladší skály (staré asi 3,8 miliardy let) ukazují tantalizující důkaz života na mladé planetě. Zatímco eony, které následovaly byly plné podivných příběhů a dalekosáhlých změn v době, kdy se objevil první život, Struktura Země byla dobře tvarovaná a na počátku se změnila pouze její prvotní atmosféra života. Jeviště bylo určeno k tvorbě a šíření drobných mikrobů po celé planetě. Jejich vývoj nakonec vedl k tomu, že moderní svět nesoucí život stále plný hor, oceánů a sopek, které dnes známe. Je to svět, který se neustále mění, s regiony, kde kontinenty se stahují a další místa, kde se vytváří nová země. Tyto akce ovlivňují nejen planetu, ale i život na ní.

Důkazy o příběhu o formování a vývoji Země jsou výsledkem shromažďování důkazů o pacientech z meteoritů a studií geologie ostatních planet. Vychází také z analýz velmi velkých těl geochemických dat, z astronomických studií planetárních oblastí kolem další hvězdy a desetiletí seriózní diskuse mezi astronomy, geology, planetárními vědci, chemiky a biologové. Příběh Země je jedním z nejvíce fascinujících a nejsložitějších vědeckých příběhů v okolí, se spoustou důkazů a porozumění pro jeho podporu.

Aktualizováno a přepsáno uživatelem Carolyn Collins Petersen.