История Земли включает в себя наиболее важные события и основные этапы развития планеты Земля с момента её образования и до наших дней. 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 начала образовываться около 4,567 млрд лет назад 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 гоминид 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.
Геохронологическая шкала
История Земли в хронологическом порядке, организованная в таблицу, известна как геохронологическая шкала. Шкала разбита на интервалы на основе стратиграфического анализа.
Формирование Солнечной системы
Стандартной моделью формирования Солнечной системы (в том числе Земли) является гипотеза солнечной туманности. По этой теории Солнечная система образовалась из большого вращающегося облака межзвёздной пыли и газа, которое называется солнечной туманностью. Оно состояло из водорода и гелия, созданных вскоре после Большого взрыва 13,7 млрд лет назад, и более тяжёлых элементов, выброшенных сверхновыми. Около 4,5 млрд лет назад туманность начала сокращаться, возможно это было вызвано ударной волной сверхновой неподалёку. Ударная волна также могла быть создана вращением туманности. Когда облако начало ускоряться, его угловой момент, гравитация и инерция сплюснули его в протопланетный диск перпендикулярно к его оси вращения. В результате столкновений крупных обломков друг с другом начали формироваться протопланеты, обращающиеся вокруг центра туманности.
Вещество в центре туманности, не имея большого углового момента, сжалось и нагрелось, в результате чего начался ядерный синтез водорода в гелий. После ещё большего сокращения, звезда типа Т Тельца вспыхнула и превратилась в Солнце. Между тем, во внешней области туманности гравитация вызвала процесс конденсации вокруг возмущения плотности и частиц пыли, а остальная часть протопланетного диска начала разделяться на кольца. В процессе, известном как аккреция, частицы пыли и обломки слипаются вместе в более крупные фрагменты, образуя планеты. Таким образом формируется Земля около 4,54 млрд лет назад (с погрешностью 1 %). Этот процесс был в основном завершён в течение 10-20 миллионов лет. Солнечный ветер новообразованной звезды типа Т Тельца очистил большую часть материи на диске, которая ещё не сконденсировалась в более крупные тела. Тот же самый процесс будет производить аккреционные диски вокруг практически всех новообразованных звёзд во Вселенной, некоторые из этих звёзд приобретут планеты.
Протоземля увеличилась за счёт аккреции, пока её поверхность была достаточно горячей, чтобы расплавлять тяжёлые, сидерофильные элементы. Металлы, обладая более высокой плотностью, чем силикаты, погрузились внутрь Земли. Эта привела к разделению на примитивную мантию и металлическое ядро спустя всего 10 миллионов лет после того, как Земля начала формироваться, произведя слоистую структуру Земли и сформировав магнитное поле ЗемлиCharles Frankel, 1996, Volcanoes of the Solar System, Cambridge University Press, pp. 7—8, ISBN 0-521-47770-0. Первая атмосфера Земли, захваченная из солнечной туманности, состояла из лёгких (атмофильных) элементов солнечной туманности, в основном водорода и гелия. Сочетание солнечного ветра и высокой температуры поверхности новообразованной планеты привели к потере части атмосферы, в результате чего в атмосфере в настоящее время процентное отношение этих элементов к более тяжёлым ниже чем в космическом пространстве..
Геологическая история Земли
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 слоёв 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.
Возраст Земли
Возраст Земли — время, которое прошло с момента образования Земли как самостоятельного планетарного тела. Согласно современным научным данным, возраст Земли составляет 4,54 миллиарда лет . Эти данные базируются на радиометрической датировке возраста метеоритных образцов (хондритов), образовавшихся до начала формирования планет, и соответствуют возрасту старейших земных и лунных образцов.
После научной революции и развития методов радиометрической датировки возраста оказалось, что многие образцы минералов имеют возраст более миллиарда лет. Старейшие из найденных на данный момент — мелкие кристаллы циркона из Джек Хилз в Западной Австралии — их возраст — не менее 4404 миллионов лет. На основе сравнения массы и светимости Солнца и других звёзд был сделан вывод, что Солнечная система не может быть намного старше этих кристаллов. Конкреции, богатые кальцием и алюминием, встречающиеся в метеоритах — самые старые известные образцы, которые сформировались в пределах Солнечной системы: их возраст — 4567 миллионов лет, что даёт возможность установить возраст Солнечной системы и верхнюю границу возраста Земли. Существует гипотеза, что формирование Земли началось вскоре после образования кальций-алюминиевых конкреций и метеоритов. Поскольку точное время образования Земли неизвестно и различные модели дают расхождение от нескольких миллионов до 100 миллионов лет, точный возраст планеты трудно определить. Кроме того, трудно определить абсолютно точный возраст старейших пород, выходящих на поверхность Земли, поскольку они составлены из минералов разного возраста.
История жизни на Земле
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.
Цианобактериальные маты и археи были доминирующей формой жизни в начале архейского эона и явились огромным эволюционным шагом того времени — abstract with link to free full content (PDF). Кислородный фотосинтез, появившийся около 2500 миллионов лет назад, в конечном итоге привёл к оксигенации атмосферы, которая началась примерно 2400 млн лет назад. 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 функцийBonner, J.T. (1998) The origins of multicellularity. Integr. Biol. 1, 27-36.
Примерно 1200 млн лет назад появляются первые водоросли, а уже примерно 450 млн лет назад — первые высшие растения«The oldest fossils reveal evolution of non-vascular plants by the middle to late Ordovician Period (~450-440 m.y.a.) on the basis of fossil spores» Transition of plants to land . Беспозвоночные животные появились в эдиакарском периоде, а позвоночные возникли около 525 миллионов лет назад во время кембрийского взрыва.
Во время пермского периода из крупных позвоночных преобладали синапсиды — возможные предки млекопитающих, но события пермского вымирания (251 млн лет назад) уничтожили 96 % всех морских видов и 70 % наземных видов позвоночных, в том числе и синапсидов. В периоде восстановления после этой катастрофы, архозавры стали наиболее распространёнными наземными позвоночными и вытеснили терапсид в середине триаса. В конце триаса архозавры дали начало динозаврам, которые доминировали в течение юрского и мелового периодов. Предки млекопитающих в то время представляли собой небольших насекомоядных животных. После мел-палеогенового вымирания 65 миллионов лет назад все динозавры вымерли, 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. Такие массовые вымирания, возможно, ускоряли эволюцию путём предоставления возможности новым группам организмов к диверсификации.
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.