Oblikovanje planeta Zemlje

Nastanek in razvoj planeta Zemlje je znanstvena detektivska zgodba, ki je astronomom in planetarnim znanstvenikom vzela veliko raziskav. Razumevanje našega procesa nastajanja sveta ne daje le novega vpogleda v njegovo strukturo in oblikovanje, ampak tudi odpira nova okna vpogleda v ustvarjanje planetov okoli drugih zvezd.

Zemlje na začetku vesolja ni bilo naokoli. Pravzaprav je bilo zelo malo tistega, kar danes vidimo v kozmosu, ko je vesolje nastalo pred približno 13,8 milijarde let. Da pa bi prišli na Zemljo, je pomembno začeti na začetku, ko je bilo vesolje mlado.

Vse se je začelo le z dvema elementoma: vodikom in helijem ter z majhno litijevo sledjo. Iz zvezda, ki je obstajal, so nastale prve zvezde. Ko se je ta postopek začel, so se generacije zvezd rodile v plinskih oblakih. S staranjem so te zvezde v svojih jedrih ustvarile težje elemente, elemente, kot so kisik, silicij, železo in drugi. Ko so umrle prve generacije zvezd, so razsuli tiste elemente v vesolje, ki so sejali naslednje generacije zvezd. Okoli teh zvezd so težji elementi tvorili planete.

Pred približno petimi milijardami let se je v povsem običajnem kraju galaksije nekaj zgodilo. Mogoče bi šlo za eksplozijo supernove, ki je veliko svojih razbitin težkih elementov potisnila v bližnji oblak vodikovega plina in medzvezdni prah. Lahko pa bi šlo za dogajanje mimo zvezde, ki meša oblak v vrtinčno mešanico. Ne glede na začetek, je oblak potisnil v akcijo, kar je na koncu tudi privedlo rojstvo sončnega sistema. Zmes je postajala vroča in stisnjena pod lastno težo. V njenem središču se je oblikoval protozvezdni objekt. Bila je mlada, vroča in žareča, a še ne polna zvezda. Okoli se je vrtel disk iz istega materiala, ki je postajal vse bolj vroč in vroč, ko sta gravitacija in gibanje stisnila skupaj prah in skale oblaka.

Vroča mlada protostarka se je sčasoma "vklopila" in začela v svojem jedru topiti vodik v helij. Sonce se je rodilo. Vroči disk je bil zibelka, na kateri so se oblikovali Zemlja in njeni sestrski planeti. Ni bilo prvič, da se je oblikoval takšen planetarni sistem. Pravzaprav lahko astronomi vidijo ravno takšne stvari se dogajajo drugod po vesolju.

Medtem ko je Sonce raslo po velikosti in energiji in začelo vžigati svoje jedrske požare, se je vroči disk počasi ohlajal. To je trajalo milijone let. V tem času so komponente diska začele zmrzovati v majhna zrna velikosti prahu. Železne kovine in spojine silicija, magnezija, aluminija in kisika so se najprej pojavile v tistih ognjenih okoljih. Koščki teh so ohranjeni v hondritskih meteoritih, ki so starodavni materiali iz sončne meglice. Počasi so se ta zrna naselila in se zbrala v gruče, nato koščki, nato balvani in na koncu trupla, imenovana platesimal, dovolj velika, da so lahko izrazila svojo gravitacijo.

Ko je čas tekel, so se platesimali trčili v druga telesa in postajali večji. Energija vsakega trka je bila ogromna. Ko so dosegli več kot sto kilometrov, so bili planetezalni trki dovolj energijski, da so lahko stopi in izpari velik del vpletenega gradiva. Kamnine, železo in druge kovine v teh trkih se razvrščajo v plasti. Gosto železo se je naselilo v središču, lažja skala pa se je ločila v plašč okoli železa, v miniaturi Zemlje in drugih notranjih planetov danes. Planetarni znanstveniki imenujejo ta postopek poravnave diferenciacija. Ni se zgodilo samo s planeti, ampak se je zgodilo tudi v večjih lunah innajvečji asteroidi. Železni meteoriti, ki občasno padejo na Zemljo, prihajajo iz trkov med temi asteroidi v daljni preteklosti.

V nekem trenutku je v tem času zagorelo Sonce. Čeprav je bilo Sonce le približno dve tretjini tako svetlo kot danes, je bil postopek vžiga ( tako imenovana faza T-Tauri) je bila dovolj energična, da je odpihnila večino plinastega dela protoplanetarni disk. Zaostali koščki, balvani in plastezimalci so se še naprej zbirali v nekaj velikih, stabilnih teles v dobro razporejenih orbitah. Zemlja je bila tretja od teh, ki je štela od Sonca. Postopek kopičenja in trčenja je bil silovit in spektakularen, ker so manjši kosi na večjih pustili ogromne kraterje. Študije drugih planetov kažejo te vplive in dokazi so močno, da so prispevali k katastrofalnim razmeram na dojenčku Zemlji.

Nekoč v začetku tega procesa je zelo velik planetezijski udarec udaril Zemljo v sredino in razpršil velik del skalnega plašča mlade Zemlje v vesolje. Planet je dobil večino nazaj po določenem časovnem obdobju, nekaj pa se je zbralo v drugo planetezalno obkroženo Zemljo. Menijo, da so ti ostanki del zgodbe o nastanku Lune.

Najstarejše preživele skale na Zemlji so bile položene približno petsto milijonov let po nastanku planeta. To in drugi planeti so pretrpeli tako imenovano "pozno močno bombardiranje" zadnjih potepuških letalskih planetov pred približno štirimi milijardami let). Starodavne kamnine so datirane v metoda urana-svinca in zdi se, da so stari približno 4,03 milijarde let. Njihova vsebnost mineralov in vgrajeni plini kažejo, da so v teh dneh na Zemlji obstajali vulkani, celine, gorske verige, oceani in krošnje.

Nekatere nekoliko mlajše skale (stare približno 3,8 milijarde let) kažejo mučne dokaze o življenju na mladem planetu. Medtem ko eone, ki so sledili so bile polne čudnih zgodb in daljnosežnih sprememb do trenutka, ko se je pojavilo prvo življenje, Zemeljska zgradba je bila dobro oblikovana in samo začetek je spreminjal njeno prvotno ozračje življenja. Postavljen je bil oder za nastanek in širjenje drobnih mikrobov po planetu. Njihova evolucija je končno povzročila, da sodobni življenjski svet še vedno polni gore, oceani in vulkani, ki jih poznamo danes. To je svet, ki se nenehno spreminja, z regijami, kjer celine se vlečejo narazen in drugih krajih, kjer nastajajo nove zemlje. Ta dejanja ne vplivajo samo na planet, ampak na življenje na njem.

Dokazi za zgodbo o nastanku in evoluciji Zemlje so rezultat potrpežljivega zbiranja dokazov iz meteoritov in študij geologije drugih planetov. Izhaja tudi iz analiz zelo velikih teles geokemičnih podatkov, astronomskih študij planetov, ki tvorijo planete naokoli druge zvezde in desetletja resne razprave med astronomi, geologi, planetarnimi znanstveniki, kemiki in biologi. Zgodba o Zemlji je ena najbolj očarljivih in zapletenih znanstvenih zgodb naokoli, z veliko dokazi in razumevanjem, ki jih lahko podkrepimo.

Posodobil in prepisal avtor Carolyn Collins Petersen.