Współczesna nauka mierzy się z wieloma trudnymi pytaniami. Wiemy, jak powstał człowiek, jednak czy potrafimy z całą pewnością stwierdzić, jak powstała Ziemia? Postawienie jednoznacznej odpowiedzi jest o tyle trudne, że na naszej planecie nie zachowały się żadne pozostałości po najwcześniejszym okresie jej rozwoju. Niemniej jednak, nowoczesne metody badawcze w połączeniu z poznanymi prawami fizyki i chemii pozwalają naukowcom odkrywać kolejne ciekawostki o Ziemi. 

Kiedy powstała Ziemia?

Kiedy i jak powstał Wszechświat? Naukowcy przyjmują, że doszło do tego ok. 14 mld. lat temu, w wyniku Wielkiego Wybuchu. Porównując wiek naszej planety z wiekiem całego kosmosu, należy uznać, że Ziemia istnieje w bezkresnej przestrzeni od niedawna.

Według naukowców, błękitna planeta liczy sobie ok. 4,54 mld lat. To tylko hipoteza, bo na naszym globie nie zachowały się żadne pozostałości z początków jej istnienia. Wynika to z faktu, że Ziemia podlega nieustannym przemianom, w wyniku których najstarsze skały ulegają zniszczeniu. Ciepło wydobywające się z wnętrza planety doprowadza do przetapiania materii, a proces przemieszczania kontynentów niszczy skorupę oceanów. Z kolei oddziaływanie ziemskiej atmosfery prowokuje erozję i wietrzenie skał powierzchniowych. Niemniej jednak obecny stan nauki pozwala stwierdzić, że właśnie taki jest przybliżony wiek błękitnej planety.

Inne planety tworzące Układ Słoneczny najprawdopodobniej powstały nieco wcześniej. Miano najstarszej przypada w udziale Jowiszowi, który przy okazji jest największą planetą składającą się na układ planetarny wokół Słońca. Gazowy olbrzym najprawdopodobniej uformował się w ciągu miliona lat po powstaniu Układu Słonecznego. Oznacza to, że piąta planeta od Słońca liczy sobie ok. 4,6 mld lat.

Jak powstała Ziemia?

Naukowcy są zdania, że każdy układ planetarny na początku był mgławicą. Luźne formacje pyłów i gazów mogą unosić się w niezmienionej formie przez wiele milionów lat. Zmieniają się dopiero gdy nastąpi wydarzenie, efektem którego będzie zagęszczenie materii.

W miejscu, w którym powstał nasz Układ Słoneczny, ponad 4,6 mld lat temu doszło do wybuchu supernowej. W rezultacie, w mgławicy rozciągającej się na odległości wielu lat świetlnych powstały skupiska materii. Znajdujący się w nich gaz osiągnął ciśnienie o wartości, która wywołało oddziaływanie grawitacyjne. Zaczął przyciągać cząsteczki znajdujące się w pobliżu, a im bardziej rosła grawitacja, tym więcej materii się gromadziło.

W ten sposób powstał sięgający 200 jednostek astronomicznych średnicy wirujący dysk protoplanetarny, w środku którego narastała wypukłość – protogwiazda. Rosnąca w jej wnętrzu temperatura wywołała fuzję jądrową, w efekcie której powstało Słońce.

Wokół młodego Słońca nadal orbitował dysk protoplanetarny. Znajdująca się w nim materia oddziaływała na siebie. Pod wpływem licznych zderzeń, małe cząsteczki łączyły się w większe. Mniej więcej po milionie lat wytworzyły się planetozymale, które miały na tyle silne pole grawitacyjne, że obiekty, z którymi się zderzyły, nie mogły uciec. Planytozymale były czymś w rodzaju zalążków przyszłych planet.

Gdy ciężkie pierwiastki zaczęły się zderzać, doszło do ich połączenia. Tak uformowało się skaliste jądro Ziemi. Nad nim powstał płaszcz, w którym dochodziło do cyrkulacji materii. W wyniku zjawiska konwekcji, lżejsze pierwiastki wzniosły się ku powierzchni, tworząc skorupę ziemską. Gazy, głównie dwutlenek węgla, azot i kwas solny, stworzyły pierwszą atmosferę formującej się planety. Zdaniem ekspertów, już na tym etapie rozwoju Ziemia miała własne pole magnetyczne. 

Wielka kolizja doprowadziła do powstania Księżyca

Przez długi czas, Ziemia niewiele różniła się od innych planet skalistych. Za moment przełomowy w historii jej rozwoju należy uznać powstanie Księżyca.

W latach 90. ubiegłego wieku dominowały 3 teorie na temat powstania naturalnego satelity Ziemi. Pierwsza zakłada, że nastąpiło to w wyniku rozszczepienia naszego globu. W wyniku szybkiej rotacji, młoda planeta miała podzielić się na dwa ciała. Według drugiej teorii, Księżyc miał być przechwycony przez ziemskie pole grawitacyjne. Ostatnia teoria wskazuje na zjawisko koformacji. Księżyc miał uformować się z odpadów skalnych krążących po ziemskiej orbicie. 

Dzięki misji Apollo 11 wiemy, że każda z tych teorii była błędna. Analiza skał księżycowych pozwoliła ustalić, że naturalny satelita Ziemi powstał w wyniku wielkiej kolizji.

W młodym Układzie Słonecznym wciąż panował chaos. Nasz glob najprawdopodobniej zderzył się z ciałem niebieskim wielkości Marsa, które krążyło na tej samej orbicie. Mowa o hipotetycznej planecie Thei. W wyniku tej kolizji, skorupy obu obiektów stopiły się, a w przestrzeń wyrzucone zostały ogromne odłamki skalne. Część z nich spadła na Ziemię, ale pozostałe zaczęły się łączyć. Zespojenie Księżyca nastąpiło w ciągu kilku lat, w odległości ok. 24 tys. km od naszej planety.

Jak wyglądała Ziemia na początku?

Po wielkiej kolizji Ziemia pokryła się potokami lawy. Przez miliony lat stygnący materiał tworzył czarną skorupę bazaltową. Obiekt, który dziś nazywamy błękitną planetą, wyglądał wówczas zupełnie inaczej niż obecnie. Czarna skorupa, będąca pierwszą trwałą powierzchnią naszego globu, była poprzecinana szczelinami, które wypełniała lawa. Atmosfera wypełniła się związkami siarki. 

Wielkie Bombardowanie

Już po zderzeniu z Theą nastąpiła seria kolejnych kolizji, tym razem ze znacznie mniejszymi obiektami. W tym miejscu warto na chwilę wrócić do początków formowania się Układu Słonecznego. Na początku tego procesu, lekkie pierwiastki, jak tlen i wodór, zostały wywiane poza tzw. linię śniegu, znajdującą się w odległości 5 jednostek astronomicznych od Słońca. Powstały z nich gazowe olbrzymy, ale nie tylko.

Pierwiastki, o których mowa, stworzyły także małe obiekty, które pchane oddziaływaniem grawitacyjnym Jowisza skierowały się m.in. w stronę Ziemi. Setki z nich spadły na naszą planetę. W jaki sposób Wielkie Bombardowanie zmieniło wygląd naszego globu?

Powstanie globalnego oceanu

Zdaniem naukowców, asteroidy uderzające w powierzchnię Ziemi przyniosły ze sobą wodę, uwięzioną w minerałach. W tej tezie nie brakuje pewnych nieścisłości. W 2014 roku, podczas misji sondy kosmicznej Rosetta, udało się zbadać kometę 67P/Czuriumow-Gierasimienko, która jest zaliczana do komet Jowisza. Analiza znajdującej się wody udowodniła, że jej skład chemiczny jest inny niż skład ziemskiej wody. Nie zmienia to jednak faktu, że póki co świat nauki nie wysunął bardziej prawdopodobnej teorii.

Inna hipoteza zakłada, że woda powstała w wyniku reakcji chemicznych, które zachodzą w płaszczu naszej planety. Obecnie większość naukowców twierdzi jednak, że płaszcz nie wydziela wody, a wchłania ją. Według kolejnej hipotezy, wiatr słoneczny miał przynieść na Ziemię atomy wodoru, które w wyniku reakcji z tlenem przekształciły się w wodę. To założenie ma jednak najmniej zwolenników. 

Świat nauki nie ma 100-procentowej pewności, skąd na Ziemi wzięła się woda. Wiadomo jednak, że na wczesnym etapie rozwoju globu, pokrywała ona całą jego powierzchnię, którą wówczas stanowiła czarna pokrywa bazaltowa. Globalny ocean nie miał jednak nic wspólnego ze współczesnymi oceanami.

W niektórych miejscach woda mogła osiągać temperaturę przekraczającą 100 stopni Celsjusza. W takich warunkach sól łatwo ulegała rozpuszczeniu, więc poziom zasolenia globalnego oceanu był ogromny. Należy pamiętać, że Księżyc znajdował się wówczas bliżej Ziemi. Większy wpływ grawitacyjny naturalnego satelity doprowadzał do występowania wielkich sztormów.

Powstanie kontynentów i życia

Mniej więcej 4,3 mld. lat temu, przez częściowo roztopioną powierzchnię planety przedarł się granit, którego gęstość jest mniejsza od gęstości bazaltu. Tak powstały pierwsze kontynenty, które wówczas miały szarą barwę.

Kiedy na Ziemi powstało życie? Nauka nie zna odpowiedzi na to pytanie. Niektórzy specjaliści twierdzą, że pierwsze organizmy pojawiły się na naszej planecie tuż po powstaniu kontynentów. Inna teoria zakłada, że doszło do tego ok. 700 mln lat później. Najwięcej naukowców skłania się ku tezie, że życie rozwinęło się na Ziemi na przełomie hadeiku i archaiku, czyli 4,1–3,8 mld lat temu. 

Bez względu na to, kiedy nastąpiło, nie ulega wątpliwości, że to wydarzenie było najważniejszym w dziejach naszej planety.

Badania nad początkiem Ziemi

W jaki sposób świat nauki posiadł tak rozległą wiedzę na temat powstania i rozwoju Ziemi? Wcześniej wspomnieliśmy, że na naszej planecie nie zachowały się skały z początkowego okresu jej istnienia. Najwcześniejsze odnalezione duże fragmenty skalne są datowane na 3,8 mld lat. Odpowiedź na nurtujące nas pytania zawarta jest w bombardujących Ziemię meteorytach i na Księżycu. To właśnie analiza kosmicznych skał okazała się kluczem do poznania genezy naszego globu.