История Земли, безусловно, является огромной темой. Практически всё, что известно человечеству, является частью истории Земли. Здесь мы рассмотрим геологическую и биологическую историю Земли, начиная с момента её сотворения.
Попробуем описать историю Земли, которая насчитывает более четырех с половиной миллиарда лет. Время существования нашей планеты можно разделить всего на несколько периодов, каждый из которых характеризовался каким-то особенным событием, кардинально менявшим облик Земли.
Доисторическая эпоха – формирование Солнечной системы
Вселенной 14 миллиардов лет. Земле, напротив, всего треть этого возраста. Формирование Земли произошло примерно в то же время, что и формирование нашей Солнечной системы.
Наша солнечная система, вероятно, образовалась в результате взрыва сверхновой другой звезды. Сверхновая — это всегда невероятно мощный взрыв.
Взрыв создает ударную волну, которая распространяется вовне. Гипотеза о солнечной туманности предполагает, что ударная волна от сверхновой унесла всю космическую пыль, находившуюся в эфире, к передней части своего рода волны.
По мере того, как вся эта пыль, рассеянная на невообразимые расстояния, концентрируется в одной области на переднем крае ударной волны, гравитационное притяжение каждой пылинки начинает стягивать их вместе.
Этот процесс называется аккрецией. Аккреция продолжалась какое-то время, и пыль превратилась в камни, которые затем превратились в астероиды и продолжали расти, пока не сформировались наша планета и Солнце.
Геологическое время
Геологи делят время на геологические единицы. Эоны — это самые крупные единицы геологической шкалы времени, длительностью от 500 миллионов до 2 миллиардов лет. Более мелкие единицы времени — это эры, периоды и эпохи.
Например, мы находимся в эпохе голоцена, которая является частью четвертичного периода, который, в свою очередь, является частью кайнозойской эры, которая является частью фанерозойской эры. Здесь мы рассмотрим четыре эры планеты Земля в общих чертах.
Катархейский эон — ад на Земле
4,6 – 4 миллиарда лет назад
Первый эон в истории Земли — это катархей. В течение этого эона поверхность Земли представляла собой расплавленный шар магмы. Катархейский эон был невероятно бурным, и до сих пор происходят мощные геологические движения, являющиеся отголосками первоначальной аккреции.
Тейя и наша Луна
Одним из особенно примечательных взаимодействий небесных тел в Солнечной системе могло стать столкновение гипотетической планеты Тейи с ранней Землей. Обе они находились в расплавленном состоянии.
Когда Тейя столкнулась с Землей , она оторвала кусок земной массы. Тейя продолжила движение по своей орбите, но оторванный кусок Земли — нет. Остыв, этот кусок остался на орбите Земли и превратился в нашу Луну.
Как и во всем, что касается геологического времени, ученые в настоящее время переосмысливают происхождение Луны, причем выдвигаются и другие гипотезы появления спутника Земли.
Поздняя тяжелая бомбардировка
Временной период, называемый «поздняя тяжелая бомбардировка», знаменует собой конец катархейского эона и начало следующего эона, архейского. Собственно бомбардировка Земли, а также Меркурия, Венеры и Марса, объектами из пояса астероидов была вызвана тем, что газовые гиганты Уран и Нептун отдалились от Солнца.
Изменение баланса гравитации в Солнечной системе привело к тому, что огромного количества астероидов, комет и метеоритов притянулись ближе к Солнцу, а следовательно, и к Земле. Малые небесные тела сталкивались с планетами земной группы, что привело, в частности, к увеличению массы и температуры Земли.
У нас нет горных пород катархейского эона, потому что Земля в те времена состояла почти целиком из лавы. Ученые считают, что жизнь не могла зародиться до невероятно бурного периода поздней тяжелый бомбардировки.
Архейский эон – начало жизни
4–2,5 миллиарда лет назад
Архейский эон был далеко не таким бурным, как катархей, но Земля всё равно не была тем местом, которое хотелось бы посетить. После поздней тяжелой бомбардировки земная кора смогла затвердеть, превратившись из магмы в камень. У Земли не было атмосферы, и суша была совершенно непригодна для жизни.
Первые окаменелости, первая жизнь
Первые живые организмы, которые в наше время находят в окаменелостях, на Земле появились примерно 4-3,7 миллиарда лет назад, в первой половине архейского периода. Конечно, ранняя жизнь была невероятно примитивной по сравнению с тем, к чему мы привыкли сегодня. Вирусы также появились примерно в это же время.
Некоторые ученые считают, что относительно быстрое появление живых организмов на Земле, всего через несколько сотен миллионов лет после образования самой планеты, является доказательством существования жизни во всей Вселенной. Самые древние известные нам окаменелости находятся в Австралии с датировкой 3,5 миллиарда лет назад.
Начинается фотосинтез
Примерно 3,5 миллиарда лет назад жизнь научилась получать энергию солнца посредством фотосинтеза. Обитающие в океане микробы выделяли кислород в качестве побочного продукта.
Однако этот кислород пока не способствовал созданию атмосферы. Вместо этого высокая концентрация железа в океанах вступала в реакцию с кислородом, препятствуя его выходу из океана.
Протерозойская эра – что-то, а затем ничего
2,5 миллиарда – 550 миллионов лет назад
Протерозойская эра — самая длинная в истории Земли, её продолжительность составляет около 2 миллиардов лет. Атмосфера и литосфера (горные породы) Земли значительно изменились в первой части этого периода. Второй миллиард лет протерозоя, напротив, не был таким уж захватывающим.
Кислородная революция
Накопление кислорода в атмосфере Земли началось около 2,3 миллиарда лет назад, что собственно отличает архейский эон от протерозойского эона.
Самый первый снег на Земле выпал как раз в это время. Оледенение стало одним из главных факторов, способствовавших выбросу кислорода в атмосферу.
Когда изменение климата привело к окончанию этого ледникового периода около 2,3 миллиарда лет назад, таяние льда принесло в атмосферу огромное количество кислорода.
Как ни парадоксально, появление кислорода в океанах и атмосфере оказалось катастрофическим для жизни на Земле, по крайней мере, в краткосрочной перспективе. Жизнь в океанах эволюционировала, чтобы существовать в анаэробной, или бескислородной, среде. Введение кислорода привело к вымиранию многих из этих анаэробных бактерий.
Скучный миллиард лет
Период примерно от 1,8 до 0,8 миллиарда лет назад был примечателен лишь одним: Земля была стабильна, и за это время мало что происходило.
Тектонические изменения были незначительными, жизнь практически не эволюционировала, доступных питательных веществ было мало, и климат не изменился.
Некоторые ученые считают, что эукариоты (живые организмы с клеточным ядром) развили свои важнейшие характеристики в течение миллиарда лет, в том числе половое размножение, которое сделало возможным кембрийский взрыв.
Кроме того, за это время эволюционировали водоросли и зачатки растений. Но, учитывая, что это длилось более 1000 миллионов лет, эти эволюционные достижения кажутся довольно незначительными. В общем, всем нам, включая Землю, нужны периоды отдыха.
Тектоника плит
Геологи до сих пор точно не знают, когда именно произошло разделение земной коры на различные плиты, вызвавшее тектонику плит. Это могло случиться от 1 до 3 миллиардов лет назад .
Ученые, утверждающие, что эволюция тектоники плит произошла сравнительно недавно, считают, что этот процесс не мог произойти, когда Земля еще представляла собой магматический шар или была очень горячей.
С момента недавних массированных бомбардировок Земля начала остывать. По мере того, как земная кора превращалась из магмы в породу, формировались тектонические плиты.
Тектоника плит сыграла решающую роль в развитии жизни на Земле за последний миллиард лет. В результате этих процессов образовались горные хребты и океанические впадины. Наряду с ледниками, которые раздробили горные породы, эрозия гор, вызванная тектоникой плит, обеспечила питательные вещества, необходимые для зарождения жизни, которая в конечном итоге положила конец этому скучному миллиарду лет.
Фанерозойская эра – наша современная Земля
550 миллионов лет назад — настоящее время
Все питательные вещества, поступающие в океан из разрушающихся гор, обеспечили строительные блоки для разнообразия жизни. Начало фанерозойской эры отмечено кембрийским взрывом.
В этот период впервые появились множество удивительных форм жизни. Что особенно важно для нас, первые животные эволюционировали именно во время этого биологического взрыва.
Хотя у нас нет ископаемых останков самых первых животных, такие существа, как галлюцигении и медузы, дают нам представление о первых существах, которые плавали (все они были морскими обитателями) на Земле.
Вот лишь несколько примеров новой жизни, которая развилась во время взрыва: у морских существ появились глаза и ноги, появились моллюски, у хищников — челюсти и зубы, а у червей — жабры, похожие на перья.
Сложные растения
Примерно 470 миллионов лет назад растения наконец перебрались из океана на сушу, а примерно 100 миллионов лет спустя эти растения стали напоминать современные растения с корнями, листьями и стеблями. Интересный факт: к тому времени, когда динозавры появились на Земле, обычной травы еще не было.
Суперконтиненты – важнейший этап в истории Земли.
Формирование и распад суперконтинентов Гондвана и Пангея оказали огромное влияние на историю Земли. Размеры суши, её расположение относительно полюсов Земли и вулканическая активность — всё это способствовало формированию различных климатических условий фанерозойской эры.
Динозавры – мезозойская эра
Конечно, динозавры являются неотъемлемой частью истории Земли и нашей нынешней эпохи. Динозавры эволюционировали около 250 миллионов лет назад и доминировали на Земле до 65 миллионов лет назад.
Возможно, вам знакомы слова «триасовый», «юрский» и «меловой». Все это периоды геологического времени, которые короче эр, а эры, в свою очередь, короче эонов. Динозавры обитали в течение этих трех геологических периодов, которые вместе составляют мезозойскую эру.
Массовые вымирания
Со времен кембрийского взрыва произошло пять массовых вымираний. Эти вымирания были важными событиями в эволюции жизни, поскольку они сократили количество видов на планете.
В течение последующих десятков миллионов лет из тех форм жизни, которые пережили вымирание, развились новые, что в конечном итоге привело к появлению того мира жизни, который мы знаем сегодня.
Эволюция человека – антропоцен
Некоторые говорят об эволюции так, будто появление человека было конечной целью эволюции. У эволюции нет целей, и она будет продолжаться, даже если человечество исчезнет. В таком случае мы всего лишь побочный продукт природных процессов.
Как показано выше, если бы возраст Земли был сжат до 12 часов, то человек появился бы через 11 часов 59 минут 58 секунд после начала этих 12 часов. Наше присутствие на этой планете — очень недавнее событие.
Однако история Земли неизбежно заканчивается эволюцией Homo sapiens, потому что именно на этом этапе мы находимся сегодня. Некоторые ученые борются за то, чтобы антропоцен стал нашей современной геологической эпохой.
Этот геологический период начался после Второй мировой войны, когда деятельность человека привела к изменению климата и образованию огромного количества отходов, особенно пластика.
В целом геологи не признают антропоцен как отдельный геологический период, но в ближайшие годы это может измениться.
История Земли продолжается
Насколько нам известно, Земля — единственная планета, на которой существует жизнь. Исследование космоса , особенно с запуском космического телескопа «Джеймс Уэбб», с поразительной скоростью открывает для нас планеты, похожие на Землю.
Возможно, по мере того, как мы будем узнавать больше о других землеподобных планетах во Вселенной, мы узнаем больше и об истории Земли, нашей бледно-голубой точки.