Powstanie Ziemi a w szczególności słońca

Słońce jest naszą najbliższą gwiazdą. Jego promieniowanie wpływa na całą naszą przyrodę. Bez Słońca nie było by planet ani nie powstałoby życie na Ziemi. Jednym słowem nie było by nas. Słonce poswatało 4,5 mld lat. Potężny obłok pyłu, gazu i prostych cząsteczek, wypełniający przestrzeń między gwiazdami w naszej Galaktyce, Drodze Mlecznej, zaczął się zapadać pod wpływem własnej siły ciążenia. Wskutek ciągłego wypromieniowania energii gorący pierwotnie obłok ochłodził się do tego stopnia, że ciśnienie gazu w jego wnętrzu nie mogło już zrównoważyć grawitacji.

Słońce jest naszą najbliższą gwiazdą. Jego promieniowanie wpływa na całą naszą przyrodę. Bez Słońca nie było by planet ani nie powstałoby życie na Ziemi. Jednym słowem nie było by nas. Słonce poswatało 4,5 mld lat. Potężny obłok pyłu, gazu i prostych cząsteczek, wypełniający przestrzeń między gwiazdami w naszej Galaktyce, Drodze Mlecznej, zaczął się zapadać pod wpływem własnej siły ciążenia. Wskutek ciągłego wypromieniowania energii gorący pierwotnie obłok ochłodził się do tego stopnia, że ciśnienie gazu w jego wnętrzu nie mogło już zrównoważyć grawitacji. Pierwotnie obłok ten miał dość nieregularny kształt oraz moment pędu, czyli obracał się wokół własnej osi. Podczas gdy coraz bardziej się zapadł, a przy tym, oczywiście, kurczył, wirował coraz szybciej. Równolegle do osi obrotu działa w obłoku w zasadzie jedynie siła ciążenia, natomiast prostopadle do niej zarówno grawitacja, jak i siła odśrodkowa. Obłok kurczył się więc przede wszystkim w kierunku zgodnym z osią obrotu, a w mniejszym stopniu prostopadle do niej, tak że w końcu powstał mniej lub bardziej wyraźnie ukształtowany gazowo-pyłowy dysk ze stosunkowo gęstym jądrem. Wariant ten jest pójściem po linii najmniejszego oporu, gdyż co najmniej trzy czwarte wszystkich gwiazd narodziło się jako gwiazdy podwójne lub nawet potrójne. Inny wariant znacznie rzadszy: gwiazda przychodzi na świat jako jedynaczka, a to oznacza, że nie ma innego wyjścia, jak tylko przemieścić moment pędu z masywnego jądra do otaczającego go gazowo-pyłowego dysku, a z niego- na obrzeża obłoku. Moment pędu w środku dysku jest więc teraz odpowiednio mały, by gaz i pył mogły się tu zagęścić w stosunkowo powoli obracającą się kulę, tak zwaną protogwiazdę. Większa część momentu pędu zawarta jest wówczas w zewnętrznych częściach gazowo-pyłowego dysku i zostanie później przejęta przez planety, które z niego powstaną. W naszym Układzie Słonecznym jest to szczególnie wyraźnie widoczne: Słońce skupia wprawdzie około 99,8% całkowitej masy Układu, ale udział Słońca w łącznym momencie pędu wynosi tylko 0,5%. Praktycznie wic cały moment pędu Układu Słonecznego zawarty jest w rotacyjnych i orbitalnych momentach pędu planet.Na końcu tego procesu ewolucyjnego, który trwał około miliona lat, pojawiła się protogwiazda-gwiezdny noworodek. I ta dziecina się rozwijała. Dzięki sile przyciąganie ściągała coraz więcej gazu z otaczającego ją dysku, w związku z czym jej masa stale rosła. Gęstniało jednocześnie jej jądro za sprawą ciągle zwiększającej się grawitacji. Spadanie mas gazu na powierzchnię protogwiazdy oraz wzrost jej gęstości coraz bardziej rozgrzewały jej jądro, tak że w końcu zaczęła świecić. W tym stadium zużywała swą energię wyłącznie na drodze przekształcania energii grawitacyjnej w promieniowanie. Protogwiazda, której masa odpowiadała masie naszego Słońca, mogła wypromieniować od sześciu do sześćdziesięciu razy więcej energii niż Słońce. Mimo to nie byłą wówczas widoczna. Emitowała bowiem energię głównie w postaci wysokoenergetycznych fotonów, natychmiast pochłanianych przez atomy wchodzące w skład otaczającego ją obłoku gazowo-pyłowego. Dalsze procesy emisji i absorpcji powodowały stopniowy wzrost długości fali promieniowania, a zarazem spadek jego energii. Dopiero gdy promieniowanie ostygło do tego stopnia, że przekształciło się w fale podczerwone, zaczęło przenikać przez otaczający gaz. Protogwiazda zdradzała swą obecność zatem tylko dlatego, że pobudzała obłok do intensywnego świecenia w podczerwieni. Dzieje Ziemi rozpoczęły się w momencie potężnego wybuchu masywnej gwiazdy - supernowej. Świadczą o tym wyniki badań meteorytów, które pozostały jako zbędne resztki po powstaniu Układu Słonecznego. Duże znaczenia mają tu również dane uzyskane dzięki badaniom izotopów. Fala uderzeniowa jaka powstała wskutek wybuchu supernowej, spowodowała w innym miejscu - po mniej niż milionie lat - utworzenie się olbrzymiego gazowo-pyłowego obłoku. Znajdujące się w nim i oddalone dotychczas od siebie atomy wodoru i helu przemieszczały się z atomami cięższych pierwiastków - np. węgla, stanowiącego podstawę znanych nam form życia, a także, azotu i żelaza- które swego czasu powstały w gwieździe i zostały siłą jej wybuchu rozproszone w przestrzeni kosmicznej. Jednocześnie wszystkie atomy podążały z wolna w kierunku środka obłoku. Działało przy tym coraz intensywniej prawo powszechnego ciążenia, dzięki któremu obłok stopniowo się kurczył. Istniejące wewnątrz niego zawirowania doprowadziły do powstania mniejszego, obracającego się fragmentu, który wkrótce całkowicie odłączył się od otoczenia, a następnie zaczął gwałtownie się kurczyć, w związku z czym wirował coraz szybciej. Po kilku milionach lat ten fragment wirował w końcu z taką szybkością, że przekształcił się stopniowo w cienki dysk o średnicy około 80 mld kilometrów. Była to mgławica słoneczna, z której powstał następnie Układ Słoneczny. Planety nie były jednak jeszcze gotowe. Ziemia również nie zyskała swej ostatecznej postaci i musiała niejedno przejść, nim zmieniła się w obecną naszą planetę. Przede wszystkim nasza praziemia musiała przetrwać jeszcze gwałtowniejsze niż poprzednio bombardowanie skalnymi bryłami. Młody Układ Słoneczny przepełniony był niezliczonymi planetoidami, a ich chaotyczne orbity krzyżowały się niemal doskonale kołowymi orbitami planet, z którymi dość często się zderzały. Każda taka kolizja dostarczała rodzącej się Ziemi energii i nowego kosmicznego materiału. Owa praziemia byłą dość gorąca, a jej powierzchnia pozostawała w stanie ciekłym. Jej atmosfera składa się początkowo niemal wyłącznie z wodoru. Gdy jednak Słońce rozpaliło się jak należy, zaczął wiać od niego tak zwany wiatr słoneczny-strumień jonów i elektronów pędzący w kierunku planet z prędkością dochodzącą do 2000 km/s. Ziemia miała za małą masę, by jej atmosfera chroniła ją przed tym słonecznym huraganem. wiatr słoneczny wypychał gaz z wnętrza dysku na jego peryferie. Tam właśnie powstawały gazowe planety olbrzymy. Przez wiele milionów lat nie działo się na Ziemi nic szczególnego. Jako całkiem martwa skalna bryła okrążała Słońce. Jej gorąca i ciekła powierzchnia stopniowo stygła, krzepła, pękała i kurczyła się. Kurczenie się coraz bardziej rozgrzewało wnętrze Ziemi, aż metale poczęły się topić. Ziemia zaczęła żyć przynajmniej z geofizycznego punktu widzenia. Opadające na jądro Ziemi ciężkie pierwiastki uwalniały energię grawitacyjną, która wraz z energią powstającą podczas rozpadu ciężkich jąder pierwiastków promieniotwórczych - toru i uranu- spowodowała wydzielanie się wystarczającej ilości ciepła, by stopiło się również żelazo przemieszczające się w kierunku jądra. W ten sposób powstała we wnętrzu Ziemi utrzymująca się do dziś nadwyżka ciepła, wywołująca tak zwane prądy konwekcyjne (prądy unoszenia) w płynnych skałach płaszcza Ziemi. Roztopione skały przebijały się pod ciśnieniem wewnętrznych prądów przez najcieńsze miejsca skorupy ziemskiej na jej powierzchnię. Powodowały powstanie potężnych stożków wulkanicznych, z których kraterów wylewały się potoki lawy, pokrywającej i wyrównującej pierwotną powierzchnię naszej planety. Prądy konwekcyjne ciekłej materii powoli ochładzały Ziemię, a nad jej płaszczem stopniowo powstawała nowa skorupa. Ale głęboko we wnętrzu naszej planety nadal zachodziło rozdzielenie się składników jej jądra. Na powierzchni Ziemi także zaszły rozmaite zmiany. Z gorącej lawy wydobywały się ogromne ilości najróżniejszych gazów. Gazy te-para wodna, dwutlenek węgla, metan i amoniak-które wydostały się z gorącego wnętrza Ziemi i znalazły w otaczającej ją lodowato zimnej przestrzeni kosmicznej, utworzyły z czasem wokół młodej planety pierwszą atmosferę. Woda jest związkiem chemicznym najpowszechniej występującym na naszym globie. Obecnie pokrywa około 71% powierzchni Ziemi. Łącznie znajduje się na niej 1,3 mld km3 wody słonej i zaledwie 4,2 km3 wody słodkiej. Ziemia uzyskała wodę wskutek zderzeń z kosmicznymi bryłami lodu. W czasie wierceń wypompowano z głębokości kilku tysięcy metrów interesującą ciecz. Ta bardzo lepka mieszanina wody, soli i gazów zawierała pierwiastek, który nigdy nie bywa pochodzenia ziemskiego: hel-3, izotop helu. Może się on dostać na Ziemię jedynie z Kosmosu, z reguły w postaci wtrąceń zawartych w spadających na nią meteorytach. Być może hel-3 zachował się w owej cieczy jako pozostałość po meteorytach i planetoidach, zderzających się z Ziemią w początkach istnienia Układu słonecznego. niewykluczone, że to właśnie one dostarczyły na nią wodę. Z oceanów pierwiastek ten dawno już zniknął, ale kilka kilometrów pod naszymi nogami tej kosmicznej substancji pozostało jeszcze niemało. Wynikałoby stąd, że większość wody znajdującej się na Ziemi nie powstała na niej, lecz pochodzi z przestrzeni kosmicznej. Na naszej praziemi deszcz padał i padał. Lało bez przerwy, dzień i noc. Woda zbierała się w zagłębieniach i wypełniała kratery, które pozostawały po zbombardowaniu Ziemi przez meteoryty i planetoidy w początkach istnienia naszej planety. Woda zaczęła kształtować jej powierzchnię, stopniowo niwelując znajdujące się na niej nierówności. Wypłukiwała również zawarte w minerałach związki chemiczne, dzięki czemu powstały słone oceany. Podczas trwania ulewy oblicze Ziemi nieustannie się zmieniało. Pojawił się na niej kolejny produkt chemicznych przemian węglowodorów, a mianowicie dwutlenek węgla. Związek ten ma właściwości gazu cieplarnianego: zatrzymuje docierające do powierzchni Ziemi ze Słońca promieniowanie cieplne, przyczyniając się do ogrzania jej atmosfery i skorupy, a tym samym mając decydujący wpływ na rozwój naszej planety. Trzecim ważnym składnikiem ziemskiej atmosfery jest azot, którego obecność jest niewątpliwie wynikiem kosmicznej pomyłki. Podczas powstawania Ziemi cząsteczki amoniaku, zbudowane z atomów azotu i wodoru, przypadkowo zostały gdzieniegdzie wbudowane w struktury tworzących skorupę ziemską skał krzemianowych, zamiast podobnej wielkości atomów potasu. W następnych etapach kształtowania się naszej planety niemal cały azot został ponownie uwolniony i stał się z czasem głównym składnikiem ziemskiej atmosfery .Pod ciężkimi deszczowymi chmurami poszczególne zbiorniki wodne rozrastały się i łączyły, tworząc jeden wszechocean. W ten sposób powstała w Układzie Słonecznym jedyna w swoim rodzaju wodna planeta. Ten wodny świat otaczała cienka atmosfera, złożona głównie z dwutlenku węgla. W kroplach deszczu rozpuściła się jednak większość tego związku, a następnie wskutek określonych procesów geologicznych został chemicznie związany w zawierających związki potasu oraz magnezu skałach węglowych i prawie zupełnie zniknęła z atmosfery naszego globu. Zmieniła się również twarda skorupa ziemska. Stała się chłodniejsza, grubsza i w końcu popękała, tworząc ogromną mozaikę rozmaitych płyt tektonicznych. I teraz zaczął się ich powolny taniec. Wewnętrzne, gorące prądy - płynące od jądra Ziemi rozgrzewanego energią uwalnianą podczas rozpadu pierwiastków promieniotwórczych-przemiesiły ziemską bryłę i wprawiły płyty tektoniczne w ruch. Pływają one niczym statki po znajdującej się we wnętrzu płaszcza Ziemi warstwie miękkich, plastycznych skał, zwanej astenosferą. W niektórych miejscach zderzają się, w innych otwierają się między nimi szczeliny, z których wypływa wznosząca się z głębin Ziemi cienka lawa i zastyga, tworząc nowy fragment skorupy. Kiedy kształtowały się kontynenty, w oceanie najprawdopodobniej powstało życie. Utworzone w nieznany dotychczas sposób pewne zawierające węgielki cząsteczki nieustannie zmieniły budowę, aż w określonym momencie zyskały zdolność samoreprodukcji. Przekroczona została wówczas niesłychanie ważna granica, dzięki czemu w dziejach naszej planety nastąpiła skokowa zmiana jakościowa, gdyż w jej morzach pojawiły się pierwsze żywe istoty .