Historia Ziemi

Historia Ziemi obejmuje 4,6 mld lat. W tym czasie Ziemia podlegała licznym zmianom, przekształcając się z jednorodnej kuli w planetę lądów, mórz, lasów, ludzkiej cywilizacji.
Początki
Ziemia wraz z całym Układem Słonecznym powstała w wyniku procesów zachodzących w obłoku gazowo-pyłowym, który około 4,7 miliarda lat temu zaczął zapadać się grawitacyjnie. W jego centrum rozbłysło Słońce, wokół którego utworzył się wirujący dysk protoplanetarny. W wyniku następujących po sobie procesów kondensacji pyłu i akrecji utworzonych w ten sposób planetezymali powstały planety. Wzrost Ziemi do jej obecnych rozmiarów trwał kilkadziesiąt milionów lat. Silnie rozgrzana w wyniku rozpadu w jej wnętrzu pierwiastków radioaktywnych Ziemia podlegała następnie procesowi chemicznej dyferencjacji. Stopione cięższe substancje kierowały się do środka, zaś lżejsze ku powierzchni planety. W ten sposób wyodrębniło się jądro, płaszcz i skorupa Ziemi.

Prekambr
Z chwilą powstania pierwszej skorupy ziemskiej, ok. 4,5 miliarda lat temu, rozpoczął się prekambr, okres obejmujący blisko 85% dziejów Ziemi. W czasie jego trwania powstały przemieszczające się w wyniku ruchów płyt litosfery kontynenty, które pod koniec prekambru utworzyły na krótko jeden superkontynent Pangeę. Z tego okresu pochodzą też najstarsze ślady życia, pojedyncze komórki utożsamiane z bakteriami i sinicami. W późniejszym okresie około 1,5 mld lat temu pojawiły się bardziej złożone organizmy zawierające jądra komórkowe Eucaryota, około 700 mln lat temu wyodrębniły się na drodze ewolucji pierwsze organizmy tkankowe. W wyniku działalności zdolnych do fotosyntezy glonów zawartość tlenu w atmosferze znacznie wzrosła, co przyczyniło się do bujnego rozwoju życia pod koniec prekambru.
Paleozoik
570 mln lat temu w erze paleozoicznej, w wyniku wielkich orogenez: kaledońskiej i waryscyjskiej, na wszystkich kontynentach powstały wielkie łańcuchy górskie. Ich powstawaniu towarzyszył magmatyzm i metamorfizm regionalny.
W ciągu całego paleozoiku kontynenty zmieniały stopniowo swoje położenie, przechodząc przez różne strefy klimatyczne. W permie ponownie połączyły się w jeden kontynent drugą Pangeę. Znacznej ewolucji uległ świat roślinny i zwierzęcy. W kambrze pojawiły się liczne bezkręgowce morskie, wytwarzające szkielety i pancerze.
W ordowiku i sylurze pojawiły się pierwsze bezszczękowce oraz psylofity rośliny naczyniowe. W dewonie wyodrębniły się na drodze ewolucji nowe rodzaje pierwotnych paproci, roślin skrzypowych i widłakowych oraz prawdopodobnie pierwsze rośliny nasienne. Pojawiły się pierwsze zwierzęta lądowe: z bezkręgowców stawonogi, a z kręgowców płazy. Olbrzymia produkcja masy roślinnej w karbonie i permie doprowadziła do utworzenia się złóż węgla kamiennego. W karbonie pojawiły się pierwsze gady kotylozaury, gady ssakokształtne i mezozaury.
Mezozoik
Czwarta era w dziejach Ziemi mezozoik trwała od ok. 230 do ok. 65 mln lat temu. W czasie jej trwania zmieniał się rozkład kontynentów i oceanów. Już w triasie rozpoczął się rozpad Pangei, w wyniku czego stopniowo zaczęły otwierać się nowe oceany najpierw Ocean Indyjski, a później Atlantyk. Do kredy wszystkie kontynenty półkuli południowej, z wyjątkiem Antarktydy i Australii, oddzieliły się od siebie i zaczęły przemieszczać się w kierunku swych obecnych pozycji. Ruch kontynentów zmieniał panujący na nich klimat.
Była to era o stosunkowo małym nasileniu ruchów górotwórczych. Na przełomie triasu i jury oraz u schyłku jury występowały fałdowania kimeryjskie. W kredzie miało miejsce kilka bardziej intensywnych faz orogenezy alpejskiej.

Na lądzie panowały rośliny nagozalążkowe, przy znacznym udziale paproci cienkozarodniowych. W połowie kredy ilościową przewagę zyskały rośliny okrytozalążkowe głównie dwuliścienne. Mezozoik często nazywany jest erą gadów, ze względu na bujny rozwój tych kręgowców. W triasie z gadów ssakokształtnych wyodrębniły się pierwsze ssaki, w jurze pojawił się pierwszy ptak archeopteryks; wśród bezkręgowców panowały amonity i belemnity, które z końcem mezozoiku wymarły, podobnie jak większość gadów.
Kenozoik
Najmłodsza era w dziejach Ziemi trwa od ok. 65 mln lat temu do dziś. W trzeciorzędzie miało miejsce największe nasilenie orogenezy alpejskiej. Czwartorzęd jest okresem wielkiego zlodowacenia obejmującego olbrzymie obszary kuli ziemskiej.
W tym okresie kształtowały się współczesne zarysy mórz i ich strefy przybrzeżne, a także rzeźba lądów. Czwartorzęd zadecydował też o składzie górnej warstwy gruntów i gleb. W związku ze zmianami warunków zewnętrznych roślinność przechodziła liczne przeobrażenia. Zmiana warunków doprowadziła do wytworzenia się istniejących obecnie rodzajów i gatunków roślin, jak również do powstania obecnych zbiorowisk roślinnych oraz obszarów i państw florystycznych. Na okres ten przypada intensywny rozwój ssaków, które opanowały całkowicie środowisko lądowe, oraz ptaków. W czwartorzędzie w epoce lodowcowej występowały takie organizmy jak mamut i nosorożec. Pod koniec ery najważniejszym wydarzeniem było pojawienie się człowieka i tworzonej przez niego cywilizacji. Po ustąpieniu zlodowaceń ostatecznie ukształtowała się fauna współczesna.

Powstanie Ziemi
Ziemia wraz z całym układem słonecznym powstały wówczas, gdy ewolucja Wszechświata była już bardzo zaawansowana.
Wszystkie pierwiastki, z których utworzona została Ziemia, powstały w centrach wcześniejszych gwiazd, które zakończyły swe życie w wielkich eksplozjach, uwalniając do przestrzeni kosmicznej ziemski budulec.
Do niedawna sądzono, że Ziemia wraz z innymi planetami powstała przez oderwanie się od Słońca (to tzw. teoria przypływowa).
Hipotezę tę zaproponował już w 1749 roku Buffon, a współcześnie wysunęli ją
F. R. Moulton i Harold Jeffreys. Wtórowali im James Jeansem i T. C. Chamberlin. Wspólnie uznali oni, że w pobliżu Słońca przeszła, lub nawet zderzyła się z nim, inna gwiazda. Kataklizm ten uwolnił do przestrzeni kosmicznej znaczne ilości materii, z której po pewnym czasie ukształtowały się planety. Hipotezę tę uznaje się dziś za mało prawdopodobną.
Jak zauważył Harold C. Urey: ,,[...] dawniejsze hipotezy były niezadowalające, gdyż były prób? wyjaśnienia pochodzenia planet bez wyjaśnienia pochodzenia Słońca. Kiedy próbujemy wyjaśnić pochodzenie Słońca, od razu staje się jasne, w jaki sposób materia tworząca planety mogła pozostać na zewnątrz Słońca" (s. 15).
Druga hipoteza, która cieszy się dziś o wiele większą akceptacją uczonych, znana jest pod nazwą hipotezy mgławicowej (lub kondensacyjnej). W pierwszej wersji zaproponował j? Kant (w 1755 roku), a opracował Laplace w 1796 roku. Teoria ta zakłada, że wszystkie części systemu słonecznego powstały mniej więcej w tym samym czasie. W obszarze naszej Galaktyki rozległy obłok pyłu i gazu, pozostałego po ewolucji wcześniejszych gwiazd, uległ zagęszczeniu prawdopodobnie pod wpływem światła. Następnie siły grawitacyjne w samym obłoku przyspieszyły proces akumulacji. Zapadanie się chmury sprawiło, że centralna jej część stawała się coraz gęstsza i gorętsza.
W pewnej chwili zainicjowana została reakcja jądrowa, która stała się momentem narodzin Słońca. (Słońce gromadzi około 99,9 procent całej materii pierwotnego obłoku pyłowo-gazowego.) W miarę ochładzania zaczęły powstawać stałe ziarna, które stopniowo się skupiały.
Nastał okres procesu akrecji. Krążący wokół Słońca obłok pyłu i gazu rozpadł się na burzliwe wiry, z których utworzyły się protoplanety. Większe ciała zderzały się ze sobą, łącząc w większe całości lub ulegając zniszczeniu.
Pierwotna Ziemia bombardowana była ciałami różnej wielkości, co znacznie zwiększało jej temperaturę. Prawdopodobnie Ziemia osiągnęła swe obecne rozmiary w ciągu 10 milionów lat (lub nawet w krótszym czasie).
Pierwotnie mogła być ona utworzona z mieszanki - w dużej skali - jednorodnej, ale ciepło wytworzone w procesie akrecji doprowadziło do jej stopienia, a grawitacja spowodowała, że materiały ciekłe i stałe uległy rozdzieleniu. Dotyczy to zwłaszcza żelaza, które topi się w temperaturach nieco niższych niż wiele pozostałych substancji tworzących Ziemię.
Żelazo zatem stopiło się prawdopodobnie wcześniej i w efekcie swej rosnącej gęstości opadło szybko w głąb planety.
Oznacza to, że wielkoskalowe chemiczne zróżnicowanie Ziemi na metaliczne jądro i skalny płaszcz musiało nastąpić u zarania dziejów Ziemi.
Opadanie otoczki metalu w kierunku centrum - w postaci gigantycznych "kropli" - powodowało prawdopodobnie zmianę rozkładu masy wewnątrz wirującej Ziemi, co prowadziło do występowania ogromnych naprężeń, gwałtownie rozrywających stałe części wnętrza planety i zastępując je stopionym żelazem. Na powierzchni objawiało się to zapewne silnym wulkanizmem - być może istniało tam nawet morze stopionych skał.
Na początku Ziemia nie posiadała atmosfery. Składowe powietrza znalazły się na Ziemi związane w materiale akrecyjnym. W wyniku działania temperatury i wysokich ciśnień stopniowo były z niego uwalniane w postaci gazów wulkanicznych (uwolnienie tlenu wiąże się już jednak z procesami zachodzącymi w żywych organizmach). W ten sposób na powierzchni pojawiąa się także woda.
Czas geologiczny Ziemi rozpada się na trzy eony: archaik, proterozoik i fanerozoik, w którym żyjemy (dokładnie - żyjemy w okresie zwanym czwartorzędem ery zwanej kenozoikiem).
Trudno powiedzieć kiedy rozpoczął się proces, nazywany tektoniką płyt. Obecność archaicznej skorupy kontynentalnej dowodzi w każdym razie, że woda była dostarczana z powierzchni do wnętrza (na styku poruszających się płyt) bardzo wcześnie w historii Ziemi. Jest to o tyle istotne, że dryft kontynentów odbija się na charakterystycznych cechach geologii każdej z er. Nawet jednak 800 milionów lat od powstania Ziemia była ciągle pustkowiem, a atmosfera nie zawierała jeszcze tlenu. Kolejny etap jej kształtowania otworzyło pojawienie się i rozwój form żywych, co będzie przedmiotem kolejnego artykułu cyklu.