La formazione del pianeta terra

La formazione e l'evoluzione del pianeta Terra è una storia investigativa scientifica che ha richiesto agli astronomi e agli scienziati planetari molte ricerche per capire. Comprendere il processo di formazione del nostro mondo non solo fornisce nuove intuizioni sulla sua struttura e formazione, ma apre anche nuove finestre di intuizione sulla creazione di pianeti attorno ad altre stelle.

La Terra non era in giro all'inizio dell'universo. In effetti, ben poco di ciò che vediamo oggi nel cosmo era in circolazione quando l'universo si è formato circa 13,8 miliardi di anni fa. Tuttavia, per arrivare sulla Terra, è importante iniziare all'inizio, quando l'universo era giovane.

Tutto è iniziato con solo due elementi: idrogeno ed elio e una piccola traccia di litio. Le prime stelle si formarono dall'idrogeno che esisteva. Una volta iniziato quel processo, generazioni di stelle sono nate in nuvole di gas. Invecchiando, quelle stelle creavano elementi più pesanti nei loro nuclei, elementi come ossigeno, silicio, ferro e altri. Quando sono morte le prime generazioni di stelle, hanno sparso quegli elementi nello spazio, che ha seminato la prossima generazione di stelle. Intorno ad alcune di quelle stelle, gli elementi più pesanti formavano pianeti.

Circa cinque miliardi di anni fa, in un posto perfettamente ordinario nella galassia, accadde qualcosa. Potrebbe essere stata un'esplosione di supernova che ha spinto gran parte del suo relitto di elementi pesanti in una nuvola vicina di idrogeno gassoso e polvere interstellare. Oppure, potrebbe essere stata l'azione di una stella di passaggio che agita la nuvola in una miscela vorticosa. Qualunque sia stato il calcio d'inizio, ha spinto la nuvola in azione che alla fine ha portato la nascita del sistema solare. La miscela divenne calda e compressa sotto la sua stessa gravità. Al suo centro si è formato un oggetto protostellare. Era giovane, caldo e splendente, ma non ancora una stella piena. Intorno a esso roteava un disco dello stesso materiale, che diventava sempre più caldo mentre la gravità e il movimento comprimevano insieme la polvere e le rocce della nuvola.

Il giovane protostar caldo alla fine si "accese" e iniziò a fondere l'idrogeno con l'elio nel suo nucleo. Il sole è nato. Il disco caldo turbinante era la culla in cui si formavano la Terra e i suoi pianeti fratelli. Non era la prima volta che si formava un tale sistema planetario. In effetti, gli astronomi possono vedere succede proprio questo genere di cose altrove nell'universo.

Mentre il Sole cresceva in dimensioni ed energia, iniziando ad accendere i suoi fuochi nucleari, il disco caldo si raffreddò lentamente. Ciò ha richiesto milioni di anni. Durante quel periodo, i componenti del disco iniziarono a congelarsi in piccoli grani della dimensione di una polvere. Il metallo ferro e i composti di silicio, magnesio, alluminio e ossigeno uscirono per primi in quell'ambientazione infuocata. Pezzi di questi sono conservati nei meteoriti condrite, che sono materiali antichi della nebulosa solare. Lentamente questi grani si depositarono insieme e si raccolsero in gruppi, quindi in pezzi, poi in massi e infine corpi chiamati planetesimi abbastanza grandi da esercitare la propria gravità.

Col passare del tempo, i planetesimi si scontrarono con altri corpi e si ingrandirono. Mentre lo facevano, l'energia di ogni collisione era tremenda. Quando raggiunsero un centinaio di chilometri, le collisioni planetarie erano abbastanza energiche da farlo fondere e vaporizzare gran parte del materiale coinvolto. Le rocce, il ferro e altri metalli in questi mondi in collisione si sono ordinati in strati. Il ferro denso si stabilì al centro e la roccia più leggera si separò in un mantello attorno al ferro, in una miniatura della Terra e degli altri pianeti interni oggi. Gli scienziati planetari chiamano questo processo di assestamento differenziazione. Non è successo solo con i pianeti, ma si è verificato anche nelle lune più grandi ei più grandi asteroidi. I meteoriti di ferro che di tanto in tanto si tuffano sulla Terra provengono da collisioni tra questi asteroidi in un lontano passato.

Ad un certo punto durante questo periodo, il Sole si è acceso. Sebbene il Sole fosse solo circa due terzi più luminoso di oggi, il processo di accensione (il la cosiddetta fase T-Tauri) era abbastanza energica da spazzare via gran parte della parte gassosa del disco protoplanetario. I pezzi, i massi e i planetesimali lasciati alle spalle continuarono a raccogliersi in una manciata di corpi grandi e stabili in orbite ben distanziate. La Terra era la terza di queste, contando esternamente dal Sole. Il processo di accumulazione e collisione è stato violento e spettacolare perché i pezzi più piccoli hanno lasciato enormi crateri su quelli più grandi. Gli studi sugli altri pianeti mostrano questi impatti e le prove lo sono forte di aver contribuito a condizioni catastrofiche sulla Terra infantile.

Ad un certo punto all'inizio di questo processo un grandissimo pianeta planetario ha colpito la Terra in modo decentrato e ha spruzzato gran parte del manto roccioso della giovane Terra nello spazio. Il pianeta ha recuperato la maggior parte dopo un certo periodo di tempo, ma alcuni si sono raccolti in un secondo pianeta planetario che circonda la Terra. Si pensa che quegli avanzi abbiano fatto parte della storia della formazione della Luna.

Le più antiche rocce sopravvissute sulla Terra furono deposte circa cinquecento milioni di anni dopo la formazione del pianeta. E altri pianeti hanno sofferto per quello che viene chiamato il "bombardamento tardivo pesante" degli ultimi planetesimali vaganti circa quattro miliardi di anni fa). Le antiche rocce sono state datate dal metodo dell'uranio e sembrano avere circa 4,03 miliardi di anni. Il loro contenuto minerale e i gas incorporati mostrano che c'erano vulcani, continenti, catene montuose, oceani e placche crostali sulla Terra in quei giorni.

Alcune rocce leggermente più giovani (circa 3,8 miliardi di anni) mostrano prove allettanti della vita sul giovane pianeta. Mentre il eoni che seguirono erano pieni di storie strane e cambiamenti di vasta portata, quando apparve la prima vita, La struttura della Terra era ben formata e solo la sua atmosfera primordiale stava cambiando dall'inizio della vita. Il palcoscenico era pronto per la formazione e la diffusione di piccoli microbi in tutto il pianeta. La loro evoluzione alla fine ha portato al mondo moderno e vitale ancora pieno di montagne, oceani e vulcani che conosciamo oggi. È un mondo in costante cambiamento, con regioni in cui i continenti si stanno allontanando e altri luoghi in cui si sta formando una nuova terra. Queste azioni influenzano non solo il pianeta, ma la vita su di esso.

L'evidenza per la storia della formazione e dell'evoluzione della Terra è il risultato della raccolta di prove da parte dei meteoriti e degli studi sulla geologia degli altri pianeti. Proviene anche da analisi di corpi molto grandi di dati geochimici, studi astronomici sulle regioni che formano il pianeta intorno altre stelle e decenni di discussioni serie tra astronomi, geologi, scienziati planetari, chimici e biologi. La storia della Terra è una delle storie scientifiche più affascinanti e complesse in circolazione, con molte prove e comprensione a sostegno.

Aggiornato e riscritto da Carolyn Collins Petersen.