Historia Ziemi odnosi się do najważniejszych wydarzeń, które miały miejsce na naszej planecie od momentu jej powstania, włączając w to jej główne fazy ewolucji i etapy rozwoju. Przez ostatnie dwa stulecia naukowcy i badacze odkrywali skamieniałe szczątki zwierząt i roślin oraz uważnie obserwowali skały Ziemi w celu odtworzenia jej historii. Ziemia tak naprawdę zaczęła istnieć w Układzie Słonecznym około 4560 milionów lat temu, kiedy była tylko skalistym ciałem o bardzo wysokiej temperaturze.
W poszukiwaniu pierwszych form życia musimy cofnąć się aż do 4000 milionów lat temu, badając głębiny oceanów. Od tego czasu organizmy żywe rozprzestrzeniały się i różnicowały w procesie ewolucji, który daleki jest od liniowego. Podobnie było ze środowiskiem naturalnym, które nieuchronnie ulegało ciągłym zmianom na skutek gorączkowej aktywności wulkanicznej, uderzeń meteorytów i potencjalnie katastrofalnych zmian klimatycznych.
Jak powstała Ziemia
Historia Ziemi i jej ewolucji jest więc szczególnie bogata w wydarzenia, które z czasem zmieniły jej wygląd. I tak będzie w przyszłości. Historia, która ma fundamentalne znaczenie dla zrozumienia środowiska, które nas otacza, a która, jak już powiedzieliśmy, rozpoczęła się około 4560 miliardów lat temu, zaczynając od tego, co znane jest jako mgławica słoneczna.
Początkowo istniał tylko obracający się dysk złożony z gazu i pyłu: po uformowaniu się naszego Słońca, nadmiar materiału zaczął gromadzić się w różnych obszarach, przyczyniając się do powstania planet, które znamy dzisiaj. W swoich pierwszych "wędrówkach" życia, tak zwana neo-Ziemia miała masę składającą się głównie ze skał, metali, gazów i pierwiastków radioaktywnych w stanie fuzji. Planeta ukazała się wówczas jako jednorodna i niezróżnicowana stopiona kula.
Później, wraz z rozpoczęciem długiego procesu stygnięcia całego aglomeratu, cięższe materiały złożone skupione w centrum zaczęły się oddzielać. Materiały te, takie jak na przykład żelazo, stanowią dużą część jądra Ziemi. Kiedy woda zaczęła się gromadzić, przyczyniła się do schłodzenia zewnętrznej części dzisiejszej planety, tworząc prawdziwą skorupę, bogatą w pierwiastki tworzące związki lekkie.
W dzisiejszych czasach, mimo ewolucji technologicznej, nie jesteśmy w stanie stwierdzić, czy woda powstała w wyniku reakcji wodoru i tlenu, czy też przybyła z kosmosu już jako taka. Ta faza fundamentalna pozwoliła Ziemi rozdzielić się na trzy całkowicie koncentryczne powłoki. Są to skorupa, płaszcz i jądro: pierwsze, jak powiedzieliśmy, jest bogatsze w pierwiastki lekkie i niezbyt gęste; drugie sprzyja żelazu i magnezowi; a trzecie jest bogate w syderofile i związki ciężkie.
Bardzo ważne w dziejach Ziemi było łączne oddziaływanie materiałów ciężkich i lekkich, które przyczyniły się do budowy jej obecnej struktury fizycznej. Co do atmosfery, przynajmniej w jej pierwotnej fazie, jest ona spowodowana intensywną aktywnością wulkaniczną planety. Powstała w ten sposób para wodna, skraplając się i zwiększając dzięki wykorzystaniu lodu niesionego przez komety, doprowadziła następnie do powstania oceanów.
W tamtych czasach ruchy Ziemi musiały być jednak szybsze niż obecnie. Dopiero po uformowaniu się Księżyca, najprawdopodobniej w wyniku zderzenia z wędrującym ciałem niebieskim, powstał znany nam dziś układ Księżyc-Ziemia. Dzięki grawitacji ruchy Ziemi zaczęły zwalniać i stabilizować się, zmniejszając tym samym wahania nachylenia osi. Nie jest przesadą sądzić, że bez tego stabilizującego działania życie, jakie znamy dzisiaj, nie mogłoby istnieć.
Historia planety Ziemi: pierwsze kontynenty
Dzięki naukowcom, którzy byli w stanie zrekonstruować historię Ziemi w czasie, wiadomo obecnie, że początkowa skorupa, która uformowała się po pierwszym ochłodzeniu skorupy ziemskiej, praktycznie cała zniknęła. Stało się tak na skutek częstych ruchów tektonicznych i jednoczesnego intensywnego bombardowania meteorytami.
Pierwsze ogromne kawałki skorupy kontynentalnej, produkt różnicowania się lekkich pierwiastków podczas częściowego topnienia dolnej skorupy, pojawiły się około 4 mld lat temu i utworzyły to, co dziś jest rdzeniami, wokół których rozwinęły się poszczególne kontynenty. Do dziś można zobaczyć, co po nich pozostało dzięki tzw. kraterom, w których znajdują się jedne z najstarszych skał na Ziemi, datowane nawet na 4 mld lat.
Dzięki ich badaniom odkryliśmy, że na powierzchni znajduje się m.in. wiele ziaren osadowych wygładzonych przez erozję podczas transportu przez wodę. Dowodzi to, że rzeki i morza istniały w tym czasie.
Tworzy to podstawę do powstania życia, choć istnieją dwie różne teorie, z których obie są ważne. Pierwsza szkoła myślenia twierdzi, że składniki organiczne przybyły na Ziemię bezpośrednio z kosmosu, tzw. panspermia, podczas gdy druga sugeruje, że powstały one bezpośrednio na naszej planecie.
W każdym razie ogólne mechanizmy proponowane przez obie teorie są dość podobne, chociaż nie jest możliwe ustalenie dokładnego momentu, w którym życie rzeczywiście się rozwinęło. Uważa się, że miało to miejsce około 4 miliardów lat temu, kiedy to pierwsza cząsteczka zaczęła powielać samą siebie, kładąc fundamentalne podwaliny pod powstanie pierwszego wspólnego przodka wszelkiego życia.
Pochodzenie życia na Ziemi
W pierwotnej Ziemi jakaś cząsteczka była wtedy w stanie powielać kopie samej siebie, stając się replikatorem. Podobnie, tworzenie mniej lub bardziej odpowiednich wariantów do przetrwania przyczyniło się do rozpoczęcia ewolucji wśród materii nieożywionej. Jedna z najstarszych i najbardziej akceptowanych teorii wyjaśnia ten złożony proces jako wysoką energię wulkaniczną, wyładowania atmosferyczne i promieniowanie ultrafioletowe, które wywołałyby produkcję bardziej złożonych cząsteczek.
Zawierałyby one stosunkowo proste związki organiczne, takie jak nukleotydy i aminokwasy, które są niezbędnymi składnikami do istnienia życia. Ta pierwotna organiczna zupa zaczęła rosnąć w ilości i stężeniu, powodując reakcję różnych cząsteczek ze sobą. Aż do momentu, gdy jedna cząsteczka replikatora zdołała się wyłonić i zdominować pozostałe, by zostać zastąpiona w swej funkcji niemal całkowicie przez DNA.
Wydaje się więc możliwe, że to właśnie RNA jest prymitywnym replikatorem, zważywszy, że zawiera informację genetyczną istot żywych. Jak wyjaśnia tzw. teoria bąbelkowa, w pewnym momencie DNA zastąpiło RNA jako repozytorium genetyczne, a "białka zwane enzymami w konsekwencji przejęły rolę katalizatorów reakcji, pozostawiając RNA rolę przekazywania informacji, syntezy białek i modulowania całego procesu".
Ostatnie badania wskazują, że ostatni uniwersalny wspólny przodek wszystkich form życia na Ziemi żył około 3,5 mld lat temu. Ta komórka jest powszechnie określana jako LUCA - skrót od Last Universal Common Ancestor - i jest w rzeczywistości przodkiem całego życia znanego dziś na naszej planecie.
Jak praktycznie wszystkie współczesne komórki, używała DNA do przechowywania kodu genetycznego, RNA do przekazywania informacji i wreszcie syntezy białek i enzymów do katalizowania swoich reakcji. Wciąż jednak dyskutuje się, czy życie powstało w morzu czy w środowisku podpowierzchniowym. Pewne jest to, że na późniejszym etapie dobrze znany proces fotosyntezy pozwolił wszystkim formom życia gromadzić energię bezpośrednio ze Słońca.
Fotosynteza pojawiła się wraz z tym, co uczeni nazywają cyjanobakteriami, mikroorganizmami, które od dawna dominowały w wodach naszej pierwotnej planety i które pomogły wytworzyć stopniowy spadek dwutlenku węgla, jednocześnie sprzyjając wzrostowi stężenia tlenu. Z kolei tlen nasycał wody i dyfundował do atmosfery, tworząc warstwę ozonową.
Życie, któremu ozon w górnej atmosferze pomagał pochłaniać szkodliwe promienie ultrafioletowe, mogło w ten sposób skolonizować planetę. Dopiero 490 milionów lat temu, po nie mniej niż pięciu masowych wymieraniach - ostatnie z nich doprowadziło do wyginięcia dinozaurów w wyniku uderzenia meteorytu - ssaki zdołały się zadomowić. To doprowadziło do późnego pojawienia się rasy ludzkiej poprzez ewolucję, którą wszyscy znamy.