Ιστορία της Γης
Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Η ιστορία της Γης συμπυκνωμένη σε ένα διάγραμμα που δείχνει τις σχετικές διάρκειες των γεωλογικών αιώνων
Η Γη δημιουργήθηκε πριν από περίπου 4,54 δισεκατομμύρια έτη από συγκέντρωση υλικού από το ηλιακό νεφέλωμα. Τα αέρια που εκλύθηκαν από την ηφαιστειακή δραστηριότητα δημιούργησαν πιθανώς την αρχική ατμόσφαιρα του πλανήτη, η οποία δεν περιείχε σχεδόν καθόλου οξυγόνο και θα ήταν δηλητηριώδης τόσο για τους ανθρώπους, όσο και για τις περισσότερες ζωικές μορφές. Το μεγαλύτερο μέρος της γήινης επιφάνειας ήταν σε ρευστή μορφή εξαιτίας της εξαιρετικά έντονης ηφαιστειακής δραστηριότητας και των συχνών συγκρούσεων με άλλα ουράνια σώματα. Μία πολύ μεγάλη σύγκρουση πιστεύεται ότι προκάλεσε τη λόξωση του γήινου άξονα και τη δημιουργία της Σελήνης. Με την πάροδο των αιώνων η γήινη επιφάνεια ψύχθηκε και σχημάτισε ένα στερεό φλοιό, επιτρέποντας μεταγενέστερα και την ύπαρξη ποσοτήτων νερού σε υγρή κατάσταση πάνω στην επιφάνεια.
Οι πρώτες μορφές ζωής εμφανίσθηκαν μεταξύ 3,8 και 3,5 δισεκατομμυρίων ετών πριν από σήμερα. Οι αρχαιότερες ενδείξεις ζωής πάνω στη Γη είναι βιογενής γραφίτης που βρέθηκε μέσα σε μεταϊζηματογενή πετρώματα ηλικίας 3,7 δισεκατομμυρίων ετών, τα οποία ανακαλύφθηκαν στη Δυτική Γροιλανδία[1], και μικροβιακά απολιθώματα που ανακαλύφθηκαν μέσα σε ψαμμίτη ηλικίας 3,48 δισεκατομμυρίων ετών, στη Δυτική Αυστραλία[2][3]. Ζωή ικανή να φωτοσυνθέτει πρωτοεμφανίσθηκε πριν από περίπου 2 δισεκατομμύρια έτη, οπότε και άρχισε να εμπλουτίζει την ατμόσφαιρα με οξυγόνο. Η ζωή παρέμεινε κυρίως μικροσκοπική μέχρι πριν από περίπου 580 εκατομμύρια έτη, όταν αναπτύχθηκαν σύνθετοι πολυκύτταροι οργανισμοί. Κατά τη διάρκεια της Κάμβριας περιόδου η ζωή γνώρισε μία απότομη δημιουργία μεγάλης ποικιλίας μορφών και γεννήθηκαν οι περισσότερες βασικές συνομοταξίες.
Γεωλογικές μεταβολές συμβαίνουν συνεχώς στη Γη από τον σχηματισμό της μέχρι σήμερα, το ίδιο και βιολογικές μεταβολές από την πρώτη εμφάνιση της ζωής. Τα είδη των ζωντανών οργανισμών εξελίσσονται, δημιουργώντας νέες μορφές, διακλαδιζόμενα σε θυγατρικά είδη ή εξαφανιζόμενα ως αντίδραση σε ένα διαρκώς μεταβαλλόμενο πλανήτη. Η διαδικασία της τεκτονικής των πλακών έχει διαδραματίσει μείζονα ρόλο στη διαμόρφωση των ωκεανών και των ηπείρων, καθώς και στη ζωή που φιλοξενούν. Η βιόσφαιρα, αντιστρόφως, είχε σημαντική επίδραση στην ατμόσφαιρα και στο έδαφος, π.χ. με την έκλυση οξυγόνου και τον σχηματισμό του στρώματος του όζοντος, τη δημιουργία του χώματος, κλπ..
Η ιστορία της Γης οργανώνεται χρονολογικώς σε υποδιαιρέσεις βασισμένες σε στρωματογραφικές αναλύσεις.
Ο πλανήτης Γη είναι ηλικίας 4.540.000.000 ετών και έχει περάσει από πολλές διαφορετικές περιόδους, ενώ παράξενα πλάσματα έχουν περπατήσει στο έδαφός της διαμέσου των αιώνων. Αν όμως μπορούσαμε να στριμώξουμε τα 4.540.000.000 χρόνια σε 12 ώρες, πόσο θα διαρκούσε η κάθε περίοδος της Γης;
Την απάντηση δίνει ένα έξυπνο σχεδιάγραμμα, το οποίο χρησιμοποιώντας τα ιστορικά στοιχεία προσομοιώνει ολόκληρη τη ζωή του πλανήτη μας και τις διαφορετικές φάσεις που αυτός πέρασε και περνάει μέσα σε μισή μέρα.
Συγκεκριμένα μέσα σε 12 ώρες, η πρώτη περίοδος της Γης η Προκάμβρια θα διαρκούσε περίπου 1μιση ώρα. Κατά την περίοδο αυτή, στην ατμόσφαιρα της Γης δεν υπάρχει σχεδόν καθόλου ελεύθερο οξυγόνο και δεν έχει αναπτυχθεί καμία μορφή ζωής ακόμη.
Στις 2 πρώτες ώρες του υποθετικού 12ωρου ξεκινάνε να αναπτύσσονται οι πρώτες πολύ απλές και μονοκύτταρες μορφές ζωής, οι λεγόμενοι προκαρυωτικοί οργανισμοί .
Στις 4 πρώτες ώρες τα φωτοσυνθετικά βακτήρια αρχίζουν να εξαπλώνονται. Η ζωή ξεκινάει στη θάλασσα, όπου οι οργανισμοί είναι προστατευμένοι από την υπεριώδη ακτινοβολία και φωτοσυνθέτοντας εμπλουτίζουν την ατμόσφαιρα με οξυγόνο.
Στις 5 ώρες εμφανίζονται τα αρχαιοβακτήρια και μία ώρα αργότερα οι πρώτοι πολυκύτταροι οργανισμοί. Στις 7 ώρες εμφανίζονται τα πρώτα φυτά και η φωτοσύνθεση τους αλλάζει σταδιακά την ατμόσφαιρα του πλανήτη.
Στις 8 ώρες έχει σχηματιστεί αρκετό όζον, ώστε να προστατεύσει το έδαφος από την υπεριώδη ακτινοβολία και να ξεκινήσει η ζωή εκεί, ωστόσο οι πρώτοι μύκητες εμφανίστηκαν μόλις 1,125 δισεκατομμύρια χρόνια πριν (δηλαδή την 9η ώρα του 12ωρου)
Την 10η ώρα εμφανίζονται οι πρώτοι ζωικοί οργανισμοί, ενώ την 11η ώρα τα φυτά και τα έντομα εξαπλώνονται στα χερσαία περιβάλλοντα και εμφανίζονται τα πρώτα αμφίβια.
Τη 12η ώρα της Γης, δηλαδή αυτή που διανύουμε ακόμα, αρχικά εμφανίζονται τα πρώτα ερπετά. Με την προσομοίωση του 12ωρου, οι δεινόσαυροι στη Γη για 26 μόνο λεπτά, ενώ τα πρώτα ανθρωποειδή εμφανίστηκαν πριν από 36 δευτερόλεπτα. Οι σύγχρονοι άνθρωποι υπάρχουν στη Γη τα τελευταία 6
δευτερόλεπτα μόνο.
Πηγή: Η ιστορία του πλανήτη Γη σε 12 ώρες: Πόσο διαρκούσε η κάθε περίοδος; [εικόνα] | iefimerida.gr
Η δημιουργία της Γης
Η Γη λοιπόν δημιουργήθηκε πριν από 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια, όταν ένα τεράστιο σύννεφο από σκόνη και αέρια συμπυκνώθηκε για να δημιουργηθεί ένας περιστρεφόμενος πεπλατυσμένος δίσκος. Στο κέντρο αυτού του δίσκου δημιουργήθηκε ένα καινούργιο αστέρι, ο Ηλιος, ενώ το υλικό που περίσσεψε έφτιαξε ένα πλήθος από μικρά ακανόνιστα σώματα, που τα ονομάζουμε πλανητοειδείς. Οι πλανητοειδείς περιφέρονταν γύρω από τον Ηλιο σε διασταυρούμενες τροχιές και συγκρούονταν πολύ συχνά μεταξύ τους, με αποτέλεσμα άλλοτε οι κρούσεις να τους θρυμματίζουν σε μικρότερα κομμάτια και άλλοτε η δύναμη της βαρύτητας να τους ενώνει σε μεγαλύτερα. Το τελικό αποτέλεσμα ήταν να δημιουργηθούν μεγάλοι ανώμαλοι όγκοι με πλούσια ατμόσφαιρα, οι εννέα πρωτο-πλανήτες, ένας από τους οποίους ήταν η πρωτο-Γη.
Το σώμα αυτό υπέστη τρεις σημαντικές αλλαγές προτού γίνει ο πλανήτης που όλοι γνωρίζουμε σήμερα. Στην αρχή έχασε όλη την αρχική ατμόσφαιρα, όταν τα εξωτερικά στρώματα της ατμόσφαιρας του νεαρού τότε Ηλιου άρχισαν να διαφεύγουν με υπερηχητική ταχύτητα, σαρώνοντας τις ατμόσφαιρες των τεσσάρων κοντινότερων προς τον Ηλιο πρωτο-πλανητών, που έμελλε να εξελιχθούν στους πλανήτες Ερμή, Αφροδίτη, Γη και Αρη. Στη συνέχεια η πρωτο-Γη έλιωσε, καθώς οι διασπάσεις των ραδιενεργών ισοτόπων που υπήρχαν στο αρχικό υλικό θέρμαναν το εσωτερικό της. Τα αέρια που ήταν παγιδευμένα στα στερεά κομμάτια ανέβηκαν στην επιφάνεια, όπως οι φυσαλίδες του διοξειδίου του άνθρακα ανεβαίνουν στην επιφάνεια ενός ποτηριού μπίρας, και έτσι δημιουργήθηκε η δευτερογενής ατμόσφαιρα της Γης, αποτελούμενη κυρίως από μεθάνιο και αμμωνία.
Η τρίτη σημαντική αλλαγή που υπέστη ο πλανήτης μας είναι στενά συνδεδεμένη με τη ζωή. Οταν τα ραδιενεργά ισότοπα εξαντλήθηκαν σιγά σιγά και η παραγωγή θερμότητας ελαττώθηκε, η επιφάνεια του πλανήτη στερεοποιήθηκε και οι υδρατμοί συμπυκνώθηκαν σε βροχή, που δημιούργησε τις θάλασσες. Στις θάλασσες αναπτύχθηκαν οι πρώτοι ζωντανοί οργανισμοί, αποτέλεσμα του μεταβολισμού των οποίων ήταν η αλλαγή της σύστασης της ατμόσφαιρας. Από τότε η ατμόσφαιρα της Γης αποτελείται κατά ένα μεγάλο ποσοστό από οξυγόνο, το οποίο συντελεί στις καύσεις των τροφών που χρησιμοποιούν όλες οι προηγμένες μορφές ζωής στη Γη. Ετσι είναι φανερό ότι σήμερα οι γνώσεις μας για το πώς και πότε δημιουργήθηκε ο κόσμος που γνώριζαν οι αρχαίοι Ελληνες είναι λίγο-πολύ πλήρεις.
Η θεωρία της μεγάλης έκρηξης
Η μελέτη της δημιουργίας και της εξέλιξης του κόσμου, στις τεράστιες διαστάσεις που αντιλαμβανόμαστε σήμερα, αποτελεί έναν ξεχωριστό κλάδο της Αστρονομίας που ονομάζεται Κοσμολογία. Ο κλάδος αυτός άρχισε να αναπτύσσεται ουσιαστικά μετά τη διατύπωση της γενικής θεωρίας της σχετικότητας από τον Αϊνστάιν στις αρχές του αιώνα μας. Οι λύσεις των εξισώσεων της θεωρίας αυτής προβλέπουν ότι η «φυσική» κατάσταση του Σύμπαντος δεν είναι η στασιμότητα αλλά η κίνηση. Αυτό συμφωνεί απόλυτα με τις παρατηρήσεις των αστρονόμων, οι οποίοι έχουν διαπιστώσει ότι όλοι οι μακρινοί γαλαξίες απομακρύνονται από τον δικό μας Γαλαξία, και μάλιστα με ταχύτητες που είναι τόσο μεγαλύτερες όσο μακρύτερα βρίσκονται από εμάς. Οι παρατηρήσεις αυτές, σε συνδυασμό με τα θεωρητικά αποτελέσματα της γενικής θεωρίας της σχετικότητας, μας βεβαιώνουν ότι το Σύμπαν διαστέλλεται. Φυσικά, αν όλοι οι γαλαξίες απομακρύνονται σήμερα ο ένας από τον άλλον, αυτό σημαίνει ότι υπήρξε μια εποχή όπου όλοι βρίσκονταν συγκεντρωμένοι σε μια πολύ μικρή περιοχή. Ετσι ξεκίνησε η θεωρία της μεγάλης έκρηξης, που αποτελεί τη σύγχρονη άποψη για τη δημιουργία του κόσμου.
Σύμφωνα με τη θεωρία αυτή, όλα ξεκίνησαν πριν από 15 περίπου δισεκατομμύρια χρόνια, όταν δημιουργήθηκε ένα «πρωταρχικό άτομο», το οποίο περιείχε όλο τον χώρο και όλη τη μάζα του Σύμπαντος συγκεντρωμένους σε μια απειροελάχιστα μικρή περιοχή. Ταυτόχρονα εμφανίστηκε και η έννοια του χρόνου. Ετσι δεν έχει νόημα, στο πλαίσιο της σημερινής Φυσικής, να ρωτάμε τι υπήρχε πριν από τη δημιουργία του κόσμου, για τον απλούστατο λόγο ότι η έννοια του προγενέστερου και μεταγενέστερου προϋποθέτει τη φυσική ροή του χρόνου, η οποία όμως δεν υπήρχε πριν από τη δημιουργία του κόσμου! Μπορούμε βέβαια να ρωτάμε γιατί και πώς δημιουργήθηκε ο κόσμος, δυστυχώς όμως οι απαντήσεις σε αυτά τα δύο ερωτήματα δεν είναι προς το παρόν εύκολες. Τα τελευταία χρόνια σε αυτή την κατεύθυνση εργάζεται ο γνωστός στους περισσότερους μαθηματικός Stephen Hawking, τα αποτελέσματα του οποίου όμως δεν έχουν γίνει αποδεκτά από την πλειονότητα των κοσμολόγων.
Τις πρώτες στιγμές της ύπαρξής του το νεαρό Σύμπαν ήταν εξαιρετικά πυκνό και θερμό. Ενας από τους βασικούς λόγους για τους οποίους δεν είμαστε σίγουροι για το τι συνέβη κατά τις πρώτες στιγμές του Σύμπαντος, αμέσως μετά τη γέννησή του, είναι ότι οι φυσικές θεωρίες που έχουμε στη διάθεσή μας δεν είναι ικανές να περιγράψουν τόσο μεγάλες θερμοκρασίες και πυκνότητες. Σίγουρα όμως καθώς διαστελλόταν το Σύμπαν άρχισε να ψύχεται ραγδαία. Ετσι σε ηλικία ενός δευτερολέπτου η θερμοκρασία του ήταν «μόλις» 10 δισεκατομμύρια βαθμοί και στο Σύμπαν υπήρχε μόνο φως, αφού στη θερμοκρασία αυτή δεν είναι δυνατόν να υπάρξει καμιά μορφή ύλης.
Την επόμενη μισή ώρα από το φως αυτό δημιουργήθηκε όλη η ύλη που αποτελεί σήμερα τον κόσμο, η οποία και συμπυκνώθηκε για να φτιάξει τα δύο ελαφρότερα χημικά στοιχεία, το υδρογόνο και το ήλιον. Οση από την ακτινοβολία περίσσεψε παρέμεινε διάχυτη στο Σύμπαν και μπορεί να ανιχνευθεί ακόμη και σήμερα από τους αστρονόμους. Αλλωστε η ανακάλυψη το 1965 αυτής της ακτινοβολίας, που ονομάζεται ακτινοβολία υποβάθρου, ήταν το ισχυρότερο επιχείρημα για την ορθότητα της θεωρίας της μεγάλης έκρηξης.
Η σύνθεση των στοιχείων
Η κατανομή της ύλης στα αρχικά στάδια της ζωής του Σύμπαντος δεν ήταν απόλυτα ομογενής. Ετσι δημιουργήθηκαν τοπικές συμπυκνώσεις, που αποτέλεσαν τον πυρήνα γύρω από τον οποίο συγκεντρώθηκε το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του Σύμπαντος. Οι συγκεντρώσεις αυτές αποτέλεσαν στη συνέχεια τους πρωτο-γαλαξίες. Μέσα σε κάθε πρωτο-γαλαξία υπήρχαν τεράστια σύννεφα από υδρογόνο και ήλιον, τα μοναδικά συστατικά της ύλης εκείνη την εποχή, πολλά από τα οποία συμπυκνώθηκαν με τη σειρά τους για να φτιάξουν τα αστέρια πρώτης γενιάς. Στο εσωτερικό των αστεριών η θερμοκρασία και η πίεση είναι τέτοιες, ώστε είναι δυνατόν να συμβαίνουν θερμοπυρηνικές αντιδράσεις σύντηξης, παρόμοιες με αυτές που προκαλούν την έκρηξη μιας βόμβας υδρογόνου: τέσσερις πυρήνες υδρογόνου ενώνονται για να σχηματίσουν έναν πυρήνα ηλίου, τρεις πυρήνες ηλίου ενώνονται για να σχηματίσουν έναν πυρήνα άνθρακα, ένας πυρήνας άνθρακα ενώνεται με έναν πυρήνα ηλίου για να σχηματίσουν έναν πυρήνα οξυγόνου κ.ο.κ. Επειδή η μάζα των προϊόντων αυτών των αντιδράσεων είναι μικρότερη από τη μάζα των αρχικών συστατικών, προκύπτει ότι η μάζα που «χάνεται» μετατρέπεται σε ενέργεια, σύμφωνα με την πασίγνωστη εξίσωση του Αϊνστάιν Ε = mc2. Με τον τρόπο αυτόν αφενός παράγεται η ενέργεια που ακτινοβολούν τα αστέρια, αφετέρου παράγονται όλα τα βαρύτερα από το υδρογόνο και το ήλιον στοιχεία. Πολλά από τα αστέρια της πρώτης γενιάς, κυρίως αυτά που ήταν πολύ μεγαλύτερα από τον Ηλιο, εξερράγησαν, όταν έφτασαν στο τέλος της ζωής τους, δημιουργώντας το φαινόμενο των υπερκαινοφανών (supernova). Η ύλη τους, εμπλουτισμένη με τα καινούργια αυτά στοιχεία, διασκορπίστηκε στον μεσοαστρικό χώρο του κάθε γαλαξία και, ανακατεμένη με το υλικό των πρωταρχικών νεφών υδρογόνου και ηλίου, αποτέλεσε την πρώτη ύλη για τη δημιουργία των αστεριών δεύτερης γενιάς. Τα μεγαλύτερα από αυτά εξερράγησαν με τη σειρά τους και τροφοδότησαν τον μεσοαστρικό χώρο με περισσότερα βαριά στοιχεία.
Ως αποτέλεσμα μιας τέτοιας έκρηξης υπερκαινοφανούς, 10 περίπου δισεκατομμύρια έτη από τη στιγμή της μεγάλης έκρηξης, ένα ως τότε αραιό και ψυχρό σύννεφο από αέριο και σκόνη άρχισε να συμπυκνώνεται δημιουργώντας έναν πεπλατυσμένο δίσκο που περιστρεφόταν όλο και πιο γρήγορα. Από την ύλη στο κέντρο του δίσκου δημιουργήθηκε ένα αστέρι τρίτης γενιάς, ενώ από την ύλη στην περιφέρεια του δίσκου δημιουργήθηκαν μεγάλοι ακανόνιστοι στερεοί όγκοι, οι πλανητοειδείς. Από τους αλληλοσυγκρουόμενους πλανητοειδείς δημιουργήθηκαν εννέα πλανήτες και έτσι φτάσαμε στο σημείο από το οποίο ξεκινήσαμε την εξιστόρηση της γέννησης του γνωστού στους προγόνους μας κόσμου: το νέο αυτό αστέρι τρίτης γενιάς ήταν ο Ηλιος μας.
Τα «γενέθλια» του Σύμπαντος
Ετσι λοιπόν γνωρίζουμε πώς δημιουργήθηκε ο ορατός κόσμος, η μικρή γειτονιά μας που παρατηρούσαν οι αρχαίοι Ελληνες και το αχανές Διάστημα που αντιλαμβανόμαστε εμείς σήμερα. Η λέξη «ορατός» δεν χρησιμοποιείται τυχαία εδώ. Ενα από τα μεγαλύτερα σύγχρονα προβλήματα της Κοσμολογίας είναι ακριβώς ότι, εκτός από την ύλη που αποτελεί τα αστέρια και τους πλανήτες (και άρα είναι ορατή), φαίνεται ότι υπάρχει και αόρατη ύλη στο Σύμπαν. Η αόρατη μάλιστα ύλη φαίνεται ότι είναι πολύ περισσότερη από την ορατή, ίσως και 100 φορές. Κανένας δεν έχει σήμερα την παραμικρή ιδέα για το πώς δημιουργήθηκε και σε τι μορφή βρίσκεται αυτή η ύλη. Μερικοί μάλιστα σκεπτικιστές διερωτώνται πώς μπορούμε να θεωρούμε ότι κατανοούμε τον κόσμο, όταν δεν αντιλαμβανόμαστε καν την ύπαρξη του μεγαλύτερου τμήματός του. Εν τούτοις γνωρίζουμε τουλάχιστον την ηλικία του Σύμπαντος με αρκετή ακρίβεια: είναι «περίπου» 15 δισεκατομμύρια χρόνια, πράγμα που σημαίνει ότι δεν θα κάνουμε σοβαρό λάθος αν ορίσουμε την επέτειο εορτασμού της γέννησής του οποιαδήποτε χρονιά την προσεχή χιλιετία.
Ο κ. Χάρης Βάρβογλης είναι αναπληρωτής καθηγητής του Τμήματος Φυσικής στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης.
Ανιχνευτής Επικούρειος Πέπος.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου