Sự hình thành Trái Đất

Xem xét gộp mục từ Lịch sử Trái Đất vào mục từ này

Sự hình thành Trái Đất là sự kiện xảy ra vào khoảng 4,6 tỷ năm trước khi Trái đất được hình thành và hệ mặt trời ổn định thành cấu trúc hiện tại. Trái đất có dạng gần gũi với hình cầu được gọi tên khoa học là “Spheroid” với bán kính 6.371 km, diện tích bề mặt 510 triệu km2 và thể tích 1083,21 tỷ km3. Cấu trúc của Trái đất được phân ra ba lớp đồng tâm lớn (tính từ ngoài vào trong) là: khí quyển, thủy quyển và địa quyển (bao gồm vỏ Trái đất, manti và nhân). Điểm đặc trưng của Trái đất là có khí quyển và thủy quyển dày, nhờ đó mà các sinh vật, trong đó có con người có thể sống được.

Trái đất là một hành tinh trong số 8 hành tinh của hệ Mặt trời, mà Mặt trời là một trong số hàng tỷ ngôi sao của Thiên Hà được gọi là Ngân Hà. Ngân Hà lại là một trong số hàng tỷ Thiên Hà cấu tạo nên Vũ Trụ. Vì vậy, sự hình thành của Trái đất gắn liền với các giả thuyết về nguồn gốc Vũ Trụ và Thiên Hà có hệ Mặt trời, trong đó có Trái đất. Những người đầu tiên quan tâm đến sự ra đời của Vũ Trụ trong đó có Trái đất là các nhà truyền giáo. Trong sách Sáng thế thuộc bộ Thánh kinh Cựu ước cho rằng tất cả vạn vật đều do Thiên Chúa tạo dựng. Các tôn giáo khác như đạo Phật, đạo Hồi cũng cho rằng Vũ Trụ và vạn vật đều được sinh ra bởi một Đấng tối cao.

Từ những quan sát thường nhật về các hiện tượng như: ngày, đêm, sự biến đổi thời tiết theo mùa, mối liên hệ giữa Trái đất, Mặt trời và các vì sao, vào thời Hy Lạp cổ đại (thế kỷ thứ IV trước công nguyên ) hai nhà thiên văn học Plato và Aristotle đã đưa ra mô hình về thuyết Địa Tâm, theo đó, Trái đất nằm ở trung tâm Vũ Trụ, các ngôi sao và hành tinh khác đều quay quanh nó. Thuyết Địa Tâm thống trị trong một thời gian dài, mãi đến cuối thể kỷ XVI trở về sau nó dần được thay thế bởi thuyết Nhật Tâm của Copernicus. Nội dung cơ bản của thuyết Nhật Tâm này là: Mặt trời là trung tâm, Trái đất và các hành tinh khác quay quanh Mặt trời. Đến thế kỷ XVII, Galileo Galilei đã mạnh dạn ủng hộ thuyết Nhật Tâm và ông khẳng định rằng Trái đất quay quanh mình nó và cùng các hành tinh khác quay quanh Mặt trời.

Vào thế kỷ XVIII hai nhà bác học I. Kant và P. Laplace cho rằng Mặt trời và các hành tinh của nó đồng thời sinh ra do quá trình cô đặc từ một đám mây vật chất ban đầu nào đó. Nhưng Kant thì cho rằng đám mây vật chất (bụi - khí) ban đầu lạnh, còn theo Laplace thì đám mây này nóng. I. Kant cho rằng trạng thái ban đầu của vũ trụ là hỗn độn. Ở nơi có hệ Mặt trời tồn tại một đám hạt bụi chuyển động hỗn độn theo các hướng khác nhau. Các hạt này va chạm vào nhau, trao đổi năng lượng với nhau, kéo hút lẫn nhau và cuối cùng tụ lại thành khối đặc ngày càng lớn. Đa phần các khối đậm đặc này có xu thế hướng về tâm của đám mây bụi. Ở tâm điểm, tất cả các lực hút tác động lên mỗi hạt vật chất trở nên cân bằng và chính nơi đó hình thành nên Mặt trời. Các hạt khí bụi còn lại và các tụ khối đậm đặc của chúng dần chuyển động có trật tự hơn theo phương chuyển động của đa số hạt và từ đó hình thành nên các hành tinh trong đó có Trái đất.

Vào những năm 40-50 của thế kỷ XX, O. Iu Smith đề xướng một thuyết cho rằng, Mặt Trời và các hành tinh của nó được hình thành từ các nguồn vật chất khác nhau. Ở một giai đoạn phát triển nào đó, Mặt trời đã tóm bắt được một đám mây khí - bụi lạnh. Quá trình quay trong trọng trường của Mặt tTrời đã dẫn đến sự phân bố xếp sắp theo khối lượng, mật độ, kích thước,... Kết quả cuối cùng là một bộ phận thiên thạch có lực ly tâm yếu hơn lực hút của Mặt trời bị hút vào Mặt trời. Các thiên thạch còn lại va chạm lẫn nhau, kéo hút lẫn nhau và kết hợp với nhau thành các tụ hợp riêng biệt. Chính quá trình này đã dẫn đến hình thành các hành tinh và các vệ tinh của chúng. Như vậy theo thuyết này thì Mặt trời sinh ra không đồng thời với các hành tinh khác mà nó có trước.

Ngày nay, người ta quan niệm hệ Mặt trời trong đó có Trái đất được hình thành cách đây 4,6 tỷ năm trước từ đám mây khí và bụi được gọi là “tinh vân”, quay quanh tâm của Ngân Hà. Đám mây này cấu tạo từ hydro, helium và các nguyên tố nặng hơn tách ra từ siêu tân tinh, hình thành sau vụ nổ “Big bang” 13,7 tỷ năm trước. Hiện nay có hai giả thuyết về nguồn gốc hình thành Trái đất đều được bắt nguồn từ thuyết tinh vân Mặt trời của nguồn gốc hệ Mặt trời, đó là thuyết bồi tụ đồng hình và thuyết bồi tụ dị hình. Theo thuyết bồi tụ đồng hình, khởi thủy Trái đất có thành phần và tỷ trọng đồng nhất và đặc xít, do nóng chảy từng phần nên sắt - nikel chìm xuống tạo nhân, silicat nhẹ nổi lên trên thành manti và vỏ. Thuyết này cho rằng, Trái đất đã trải qua thời kỳ nung nóng phóng xạ và phân dị. Tuy nhiên, các nghiên cứu hiện nay cho thấy, năng lượng trọng lực bồi tụ ngay cả khi kết hợp với nhiệt phóng xạ cũng không đủ để nung nóng hành tinh từ trạng thái nguội. Thuyết bồi tụ dị hình được hình thành nhằm khắc phục những vấn đề chưa thỏa đáng của thuyết bồi tụ đồng hình. Theo thuyết này thì nhân, manti và vỏ Trái đất được đông cứng từ khí của tinh vân nóng thành tạo Trái đất khởi thủy. Các tính toán cho thấy, trong đám mây nguội của khí tinh vân nóng, sắt - nikel đông đặc trước và tạo nên nhân Trái đất, đám mây tiếp tục nguội dần thì sắt và magnesi đông đặc lại tạo thành manti, các nguyên tố nhẹ và dễ bốc hơi sẽ đông đặc cuối cùng tạo nên vỏ.

Tài liệu tham khảo

1. Nguyễn Viết Ý, Trái đất ngôi nhà chung của loài người, Nxb. Từ điển bách khoa, 246tr., 2006.
2. National Research Council, Origin and Evolution of Earth: Research Questions for a Changing Planet, Washington, DC: The National Academies Press, 2008, https://doi.org/10.17226/12161Solar System _origin of Solar system/ Britannica. https:/www Britannica.com/science/ solar _system/origin _of _ the_ solar _ system.