История Земли включает в себя наиболее важные события и основные этапы развития планеты Земля с момента её образования и до наших дней.[1][2] Почти все отрасли естествознания внесли свой вклад в понимание основных событий прошлого Земли. Возраст Земли составляет примерно треть от возраста Вселенной. В этот промежуток времени произошло огромное количество биологических и геологических изменений.
Земля образовалась около 4,567 млрд лет назад[3] путём аккреции из протопланетного диска, дискообразной массы газа, пыли, оставшихся от образования Солнца, которая и дала начало Солнечной системе. Вулканическая дегазация создала первичную атмосферу, но в ней почти не было кислорода и она была бы токсичной для людей и современной жизни в целом. Бо́льшая часть Земли была расплавленной из-за активного вулканизма и частых столкновений с другими космическими объектами. Предполагается, что одно из таких крупных столкновений привело к наклону земной оси и формированию Луны. Со временем такие космические бомбардировки прекратились, что позволило планете остыть и образовать твёрдую кору. Доставленная на планету кометами и астероидами вода сконденсировалась в облака и океаны. Земля стала пригодной для жизни, а самые ранние её формы обогатили атмосферу кислородом. По крайней мере, первый миллиард лет жизнь на Земле существовала в малых и микроскопических формах. Около 580 миллионов лет назад возникла сложная многоклеточная жизнь, а во время кембрийского периода она пережила процесс быстрой диверсификации в большинство основных типов. Около шести миллионов лет назад от гоминидов отделилась линия гоминини, что привело к появлению шимпанзе, и в дальнейшем к современному человеку.
С момента её формирования на нашей планете постоянно происходят биологические и геологические изменения. Организмы непрерывно развиваются, принимают новые формы или вымирают в ответ на постоянно меняющуюся планету. Процесс тектоники плит играет важную роль в формировании океанов и континентов Земли, а также жизни, которой они дают убежище. Биосфера, в свою очередь, оказала значительное влияние на атмосферу и другие абиотические условия на планете, такие, как образование озонового слоя, распространение кислорода, а также создание почвы. Хотя люди не способны воспринимать это в связи с их относительно коротким периодом жизни, эти изменения продолжаются и будут продолжаться в течение следующих нескольких миллиардов лет.
Геологическая история Земли — последовательность событий в развитии Земли как планеты: от образования горных пород, возникновения и разрушения форм рельефа, погружения суши под воду, отступания моря, оледенения, до появления и исчезновения животных и растений и других событий геохронологической шкалы времени. Создавалась главным образом на основе изучения слоев горных пород планеты (стратиграфия).
Изначально Земля была расплавлена и раскалена из-за сильного вулканизма и частого столкновения с другими телами. Но, в конце концов, внешний слой планеты охлаждается и превращается в Земную кору. Немного позднее, по одной из версий, в результате столкновения по касательной с небесным телом, размером с Марс и массой около 10 % земной, образовалась Луна. В результате бо́льшая часть вещества ударившегося объекта и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту. Из этих обломков собралась прото-Луна и начала обращаться по орбите с радиусом около 60 000 км. Земля в результате удара получила резкое увеличение скорости вращения, совершая один оборот за 5 часов, и заметный наклон оси вращения. Дегазация и вулканическая активность создала первую атмосферу на Земле. Конденсация водяного пара, а также лёд из сталкивающихся с Землёй комет, образовали океаны.
На протяжении сотен миллионов лет поверхность планеты постоянно изменялась, континенты формировались и распадались. Они мигрировали по поверхности, иногда объединяясь и формируя суперконтинент. Примерно 750 млн лет назад, суперконтинент Родиния, ранний из известных, начал распадаться. Позднее, с 600 до 540 миллионов лет назад, континенты сформировали Паннотию и, наконец, Пангею, которая распалась 180 млн лет назад.
Современная ледниковая эра началась около 40 млн лет назад, а затем усилилась в конце плиоцена. Полярные регионы с тех пор претерпели повторяющиеся циклы оледенения и таяния, повторяющиеся каждые 40-100 тыс. лет. Последняя ледниковая эпоха текущего ледникового периода закончилась около 10 000 лет назад.
История жизни на Земле началась с момента появления первого живого существа — 3,7 миллиарда лет назад — и продолжается по сей день. Сходство между всеми организмами указывают на наличие общего предка, от которого произошли все другие живые существа[24].
Цианобактериальные маты и археи были доминирующей формой жизни в начале архейского эона и явились огромным эволюционным шагом того времени[25]. Кислородный фотосинтез, появившийся около 2500 миллионов лет назад, в конечном итоге привёл к оксигенации атмосферы, которая началась примерно 2400 млн лет назад[26]. Самые ранние свидетельства эукариот датируются 1850 млн лет назад, хотя, возможно, они появились ранее — диверсификация эукариот ускорилась, когда они начали использовать кислород в метаболизме. Позже, около 1700 млн лет назад, стали появляться многоклеточные организмы с дифференцированными клетками для выполнения специализированных функций[27].
Примерно 1200 млн лет назад появляются первые водоросли, а уже примерно 450 млн лет назад — первые высшие растения[28]. Беспозвоночные животные появились в эдиакарском периоде[29], а позвоночные возникли около 525 миллионов лет назад во время кембрийского взрыва[30].
Во время пермского периода из крупных позвоночных преобладали синапсиды — возможные предки млекопитающих[31], но события пермского вымирания (251 млн лет назад) уничтожили 96 % всех морских видов и 70 % наземных видов позвоночных, в том числе и синапсидов[32][33]. В периоде восстановления после этой катастрофы, архозавры стали наиболее распространёнными наземными позвоночными и вытеснили терапсид в середине триаса[34]. В конце триаса архозавры дали начало динозаврам, которые доминировали в течение юрского и мелового периодов[35]. Предки млекопитающих в то время представляли собой небольших насекомоядных животных[36]. После мел-палеогенового вымирания 65 миллионов лет назад все динозавры вымерли[37], оставив после себя произошедшую от них эволюционную ветвь — птиц. После этого млекопитающие стали быстро увеличиваться в размерах и разнообразии, так как теперь им почти никто не составлял конкуренцию[38]. Такие массовые вымирания, возможно, ускоряли эволюцию путём предоставления возможности новым группам организмов к диверсификации[39].
Ископаемые остатки показывают, что цветковые растения появились в раннем меловом периоде (130 миллионов лет назад) и, вероятно, помогли эволюционировать опыляющим насекомым. Социальные насекомые появились примерно в то же время, что и цветковые растения. Хотя они занимают лишь небольшую часть «родословной» насекомых, в настоящее время они составляют более половины их общего количества.
Люди являются одними из приматов, начавших ходить вертикально, около 6 млн лет назад. Хотя размер мозга их предков был сравним с размером мозга других гоминид, например, шимпанзе, он начал увеличиваться 3 млн лет назад.
Конвекция в мантии (англ.), процесс, который управляет тектоникой плит сегодня, является результатом теплового потока из недр Земли к её поверхности.[61]:2 Она включает в себя создание твердых тектонических плит в срединно-океанических хребтах. Эти плиты разрушаются субдукцией в мантии в зонах субдукции. В начале архея (около 3,0 млрд лет) в мантии было намного жарче, чем сегодня, вероятно, около 1600 °C,[62]:82 то есть конвекция в мантии происходила быстрее. Поэтому процесс, сходный с современной тектоникой плит, также должен был происходить быстрее. Вполне вероятно, что во время катархея и архея, зон субдукции было больше, и поэтому тектонические плиты были меньше.[1]:258
Первоначальная кора, образовавшаяся на поверхности Земли c первым затвердеванием, полностью исчезла из-за этой быстрой тектоники плит в Катархее и интенсивного воздействия поздней тяжёлой бомбардировки. Тем не менее, считается, что она имела базальтовый состав, как и океаническая кора сегодня, потому что дифференциация коры ещё не произошла.[1]:258 Первые большие участки континентальной коры, которые являются продуктом дифференциации лёгких элементов в результате частичного плавления (англ.) в нижней коре, появились в конце Катархея, около 4,0 млрд лет назад. То что осталось от этих первых небольших континентов называют кратонами. Эти части коры позднего катархея и раннего архея формируют ядра, вокруг которых сегодня выросли континенты.[63]
Наиболее древние породы на Земле находятся в Северо-американском кратоне в Канаде. Это тоналиты возрастом около 4,0 млрд лет. Они имеют следы воздействия высоких температур, а также осадочные зерна, которые были округлены эрозией во время перемещения по воде, что является свидетельством существования рек и морей в то время.[64] Кратоны состоят в основном из двух чередующихся типов террейнов. Первые так называемые зеленокаменные пояса, состоят из низкосортных метаморфизованных осадочных пород. Эти «зелёные камни» похожи на отложения, которые сегодня можно найти в океанических впадинах выше зоны субдукции. По этой причине зелёные камни иногда рассматриваются как свидетельства субдукции в архее. Второй тип представляет собой комплекс из кислых магматических пород. Эти породы в основном типа тоналит, трондьемит или гранодиорит, близкие по составу к граниту (отсюда таких террейнов называют TTG-террейнами). TTG-комплексы рассматриваются как реликты первой континентальной коры, образованные в результате частичного расплавления в базальтах
Одна из причин интереса к ранним атмосфере и океану в том, что они формируют условия возникновения жизни. Есть много моделей, но мало согласия в том, как из неживых химических веществ возникла жизнь. Химические системы, которые были созданы в лабораториях, все ещё отстают от минимальной сложности для живого организма.[72][73]
Первым шагом к появлению жизни, возможно, были химические реакции, создающие многие простые органические соединения, включая нуклеиновые и аминокислоты, которые являются строительными блоками жизни. Эксперимент Стэнли Миллера и Гарольда Юри в 1953 году показал, что такие молекулы могут образовываться в атмосфере, насыщенной водой, метаном, аммиаком и водородом при помощи электрической искры, имитирующей эффект молнии.[74] Несмотря на то, что состав атмосферы Земли, вероятно, отличался от состава, использовавшегося Миллером и Юри, в последующих экспериментах с более реалистичным составом также удалось синтезировать органические молекулы.[75] Недавно компьютерное моделирование показало, что органические молекулы могли образоваться в протопланетном диске до образования Земли.[76]
Следующий этап в происхождении жизни может быть решён по меньшей мере одной из трёх возможных отправных точек: самовоспроизведение — способность организма производить потомство очень похожее на себя; обмен веществ — способность питаться и восстанавливать себя; и клеточные мембраны — позволяющие потреблять пищу и выводить отходы, но исключающее попадание нежелательных веществ
