Lịch sử Trái đất
Phiên bản vào lúc 05:42, ngày 8 tháng 11 năm 2020 của Marrella (Thảo luận | đóng góp)
UnderCon icon.svg Mục từ này chưa được bình duyệt và có thể cần sự giúp đỡ của bạn để hoàn thiện.

Lịch sử Trái Đất đề cập đến quá trình phát triển của hành tinh Trái Đất từ lúc hình thành đến nay. Gần như mọi nhánh của khoa học tự nhiên đều góp phần giúp chúng ta hiểu biết về những sự kiện quan trọng đã diễn ra trong quá khứ của Trái Đất, tiêu biểu là sự biến đổi không ngừng về mặt địa chất và tiến hóa sinh học.

Thang thời gian địa chất được định ra bởi quy ước quốc tế mô tả những quãng thời gian dài từ thưở bình minh của Trái Đất cho đến ngày nay. Trái Đất hình thành khoảng 4,54 tỉ năm trước do hoạt động bồi tụ từ tinh vân mặt trời. Khí thải từ núi lửa có lẽ đã tạo ra bầu khí quyển nguyên thủy rồi đến đại dương, song khí quyển ban đầu không có oxy. Đa phần Trái Đất nóng chảy do việc thường xuyên va chạm với những thiên thể khác đã đẩy hoạt động núi lửa lên cùng cực. Vào thời kỳ đầu của Trái Đất, một vụ va chạm rất lớn với Theia, thiên thể có kích cỡ hành tinh, được cho là đã tạo ra Mặt Trăng. Qua thời gian, Trái Đất nguội dần tạo điều kiện cho một lớp vỏ cứng hình thành và nước lỏng xuất hiện trên bề mặt.

Liên đại Thái Viễn Cổ là khoảng thời gian trước khi con người ghi nhận sự sống đáng tin, bắt đầu khi Trái Đất hình thành và kết thúc vào 4 tỉ năm trước. Các liên đại Thái Cổ và Nguyên Sinh đã khởi sinh sự sống trên Trái Đất và bước tiến hóa đầu tiên. Liên đại Hiển Sinh kế cận được chia thành ba đại: Cổ Sinh là thời đại của động vật chân khớp, cá, và sự sống đầu tiên trên mặt đất; Trung Sinh trải qua những giai đoạn trỗi dậy, ngự trị, và suy vong của khủng long; và Tân Sinh chứng kiến sự nổi lên của động vật có vú. Con người xuất hiện sớm nhất vào khoảng 2 triệu năm trước, một con số rất nhỏ trên thang thời gian địa chất.

Sự sống đã xuất hiện trên Trái Đất từ ít nhất 3,5 tỉ năm trước trong đại Tiền Thái Cổ sau khi lớp vỏ địa chất bắt đầu cứng lại. Con người đã tìm thấy những hóa thạch thảm vi khuẩn như stromatolite trong sa thạch 3,48 tỉ năm tuổi ở Tây Úc. Các bằng chứng tự nhiên khác về vật chất sinh vật tạo ra gồm than chì trong đá trầm tích biến chất 3,7 tỉ năm tuổi ở Tây Nam Greenland và "tàn tích sự sống" trong đá 4,1 tỉ năm tuổi ở Tây Úc. Trích lời một nhà nghiên cứu: "Nếu sự sống đã phát sinh tương đối nhanh trên Trái Đất ... thì có thể nó sẽ phổ biến trong vũ trụ".

Sinh vật quang hợp xuất hiện vào khoảng 3,2 đến 2,4 tỉ năm trước và bắt đầu thải oxy vào khí quyển. Sự sống hầu như vẫn rất bé nhỏ cho đến 580 triệu năm trước, thời điểm mà dạng sống đa bào phức tạp phát sinh, phát triển qua thời gian và lên đến đỉnh điểm trong sự kiện bùng nổ kỷ Cambri khoảng 541 triệu năm trước. Sự đa dạng hóa đột ngột của các dạng sống này đã tạo ra hầu hết ngành lớn mà con người biết ngày nay và chia tách liên đại Nguyên Sinh khỏi kỷ Cambri thuộc liên đại Hiển Sinh. Ước tính rằng hơn 5 tỉ loài, tương ứng 99% số loài từng tồn tại trên Trái Đất, đã tuyệt chủng. Số loài hiện tại vào khoảng 10 đến 14 triệu, trong đó 1,2 triệu đã được ghi chép và hơn 86% chưa được mô tả. Tuy nhiên, gần đây người ta cho rằng có tới một ngàn tỉ loài đang sống trên Trái Đất với chỉ một phần ngàn % số đó đã được mô tả.

Lớp vỏ Trái Đất không ngừng biến đổi từ khi hình thành, cũng như sự sống từ lúc mới xuất hiện. Các loài tiếp tục tiến hóa, đón nhận những hình thái mới, phân nhánh thành những loài cấp dưới, hay tiêu vong trong những môi trường tự nhiên không ngừng đổi khác. Quá trình kiến tạo mảng tiếp tục định hình các lục địa, đại dương, và sự sống chúng nuôi dưỡng. Giờ đây, hoạt động của con người là nhân tố hàng đầu gây nên biến đổi khí hậu, làm tổn hại bề mặt, sinh quyển, thủy quyển, và khí quyển Trái Đất với việc lấy đi đất đai hoang dã, lạm thác đại dương, tạo khí nhà kính, làm suy thoái tầng ozon, đất, nước, và không khí.

Các liên đại

Trong địa thời học, thời gian nhìn chung được tính bằng triệu năm trước (mya), mỗi đơn vị tương ứng 1.000.000 năm trong quá khứ. Lịch sử Trái Đất được chia thành bốn liên đại lớn, bắt đầu 4.540 mya khi hành tinh hình thành. Thành phần, khí hậu, và sự sống của Trái Đất đổi thay sâu sắc trong mỗi liên đại. Các liên đại được chia thành các đại, các đại được chia thành các kỷ, và các kỷ được chia thành các thế.

Liên đại Thời gian (mya) Mô tả
Hỏa Thành 4.540–4.000 Trái Đất hình thành từ những mảnh vụn quanh đĩa tiền hành tinh mặt trời. Sự sống chưa xuất hiện. Nhiệt độ là cực cao cùng hoạt động núi lửa thường xuyên và môi trường khắc nghiệt. Khí quyển nhiều CO2, hơi nước, hidro, và đá. Các đại dương hay khối nước lỏng ban đầu có thể đã hiện diện. Mặt Trăng hình thành vào thời gian này, có lẽ do vụ va chạm giữa Trái Đất và một thiên thể khác.
Thái Cổ 4.000–2.500 Sinh vật nhân sơ, hình thái đầu tiên của sự sống, xuất hiện khi liên đại mới bắt đầu trong quá trình gọi là phát sinh tự nhiên. Các lục địa Ur, Vaalbara và Kenorland có thể đã hình thành. Khí quyển bao gồm khí nhà kính và khí núi lửa.
Nguyên Sinh 2.500–541 Sinh vật nhân thực, một hình thái phức tạp hơn của sự sống, phát sinh bao gồm một vài dạng sinh vật đa bào. Vi khuẩn bắt đầu tạo ra oxy, định hình khí quyển thứ ba và hiện tại của Trái Đất. Thực vật, sau này là động vật và những hình thái thưở đầu của nấm xuất hiện. Trái Đất có thể đã rơi vào tình trạng cầu tuyết trong giai đoạn đầu và cuối liên đại, ở đó nhiệt độ toàn hành tinh xuống dưới ngưỡng 0 °C. Các lục địa Columbia, Rodinia và Pannotia hình thành lần lượt.
Hiển Sinh 541–nay Sự sống phức tạp, bao hàm động vật có xương sống, bắt đầu thống trị đại dương trong sự kiện gọi là bùng nổ kỷ Cambri. Siêu lục địa Pangaea hình thành và phân tách. Dần dà, sự sống vươn đến đất liền và tất cả hình thái quen thuộc của thực vật, động vật, và nấm xuất hiện, bao gồm giun đốt, côn trùng, và bò sát. Một số vụ tuyệt chủng hàng loạt diễn ra, trong đó chim, hậu duệ của khủng long, và những động vật có vú gần đây hơn đã nổi lên. Các loại động vật ngày nay, bao gồm con người, đã tiến hóa trong khoảng thời gian gần đây nhất của liên đại.

Sự hình thành Hệ Mặt Trời

Ảnh minh họa đĩa tiền hành tinh

Giả thuyết tinh vân là mô hình chuẩn cho sự hình thành của Hệ Mặt Trời.[1] Theo đó, Hệ Mặt Trời ra đời từ một đám bụi khí lớn chuyển động quay gọi là tinh vân mặt trời. Tinh vân có thành phần hidro, heli được tạo thành không lâu sau Big Bang (13,8 tỉ năm trước; Ga) và những nguyên tố nặng có nguồn gốc từ siêu tân tinh.[2] Khoảng 4,5 Ga, sóng xung kích từ một siêu tân tinh gần đó có thể đã khiến tinh vân bắt đầu co lại và quay. Khi đám bụi khí bắt đầu bồi tụ, momen động lượng, lực hấp dẫn, và quán tính đã dát phẳng nó thành một đĩa tiền hành tinh vuông góc với trục quay. Các hành tinh ban sơ có đường kính tầm kilomet bắt đầu hình thành và quay quanh tâm tinh vân nhờ những nhiễu loạn do va chạm và momen động lượng của mảnh vụn lớn khác.[3]

Sự suy sụp nhanh chóng xảy ra ở tâm tinh vân. Quá trình nén ép gia nhiệt cho nó đến khi phản ứng tổng hợp hạt nhân hidro thành heli bắt đầu. Sau khi co thêm, một ngôi sao T Tauri bùng cháy và tiến hóa thành Mặt Trời. Trong khi đó, ở phần ngoài tinh vân lực hấp dẫn làm vật chất tụ lại và phần còn lại của đĩa tiền hành tinh bắt đầu phân tách thành những vòng tròn. Các mảnh vụn lớn kết lại với nhau tạo nên những hành tinh.[3] Trái Đất ra đời theo cách này vào khoảng 4,54 tỉ năm trước và hoàn thiện phần nhiều trong vòng 10–20 triệu năm.[4][5][6][7][8] Gió mặt trời của ngôi sao T Tauri mới hình thành đã thổi bay hầu hết vật chất chưa tụ thành những khối thể lớn trong đĩa. Quá trình tương tự được dự đoán tạo ra các đĩa bồi tụ quanh gần như mọi ngôi sao mới xuất hiện trong vũ trụ.[9]

Trái Đất nguyên thủy phát triển nhờ hoạt động bồi tụ cho đến khi phần trong của nó đủ nóng để làm nóng chảy những kim loại nặng, ái sắt. Do có khối lượng riêng lớn hơn silicat, những kim loại này chìm sâu, tách lớp manti nguyên thủy khỏi lõi kim loại chỉ 10 triệu năm sau khi Trái Đất bắt đầu hình thành, tạo nên cấu trúc lớp của Trái Đất và tạo điều kiện cho từ trường xuất hiện.[10] J. A. Jacobs là người đầu tiên đề xuất rằng lõi trong, phần tâm nóng tách khỏi lõi ngoài lỏng, đang đông cứng và lấn ra lõi ngoài do phần trong Trái Đất đang nguội dần (khoảng 100°C mỗi tỉ năm).[11][12]

Liên đại Thái Viễn Cổ và Thái Cổ

Trái Đất thời Hỏa Thành, quá nóng và không thể là nơi cư ngụ đối với mọi dạng sống

Liên đại đầu tiên trong lịch sử Trái Đất, Thái Viễn Cổ hay Hỏa Thành, bắt đầu khi Trái Đất hình thành và được tiếp nối bởi liên đại Thái Cổ vào 3,8 Ga.[13]:145 Đá cổ nhất được phát hiện trên Trái Đất có từ 4 Ga và những tinh thể zircon vụn cổ nhất trong đá có từ 4,4 Ga.[14][15][16] Theo giả thuyết vụ va chạm lớn thì không lâu sau khi lớp vỏ ban đầu hình thành, Trái Đất ban sơ đã va chạm với một hành tinh ban sơ nhỏ hơn khiến một phần vỏ và manti bắn vào không gian tạo thành Mặt Trăng.[17][18][19]

Từ việc đếm số hố va chạm trên những thiên thể khác, người ta suy ra rằng vào 4,1 Ga, một thời kỳ vẫn thạch bắn phá dữ dội đã bắt đầu rồi kết thúc vào 3,8 Ga lúc liên đại Thái Viễn Cổ qua đi. Núi lửa hết sức hoạt động do dòng nhiệt và gradien địa nhiệt lớn.[20] Tuy nhiên, những tinh thể zircon 4,4 tỉ năm tuổi cho thấy sự tiếp xúc với nước lỏng, gợi ý rằng khi ấy Trái Đất đã có biển và đại dương.[14]

Tại điểm xuất phát của liên đại Thái Cổ, Trái Đất đã nguội đi đáng kể. Các dạng sống hiện nay có thể không sống được tại bề mặt Trái Đất khi ấy do khí quyển thiếu ôxy dẫn tới việc không có tầng ozon để chặn tia cực tím. Song, người ta tin rằng cho đến đầu liên đại Thái Cổ, sự sống nguyên thủy đã bắt đầu tiến hóa với các hóa thạch ứng viên có từ 3,5 Ga.[21] Một số nhà khoa học còn suy đoán rằng sự sống có thể đã khởi sinh vào đầu liên đại Thái Viễn Cổ, sớm nhất vào 4,4 Ga, ẩn cư trong những miệng phun thủy nhiệt phía dưới bề mặt Trái Đất để sống sót qua thời vẫn thạch bắn phá.[22]

Sự hình thành Mặt Trăng

Minh họa vụ va chạm kinh hoàng có thể đã tạo thành Mặt Trăng

Mặt Trăng, vệ tinh tự nhiên đầu tiên của Trái Đất, lớn so với hành tinh của nó hơn bất kỳ vệ tinh nào khác trong Hệ Mặt Trời. Đá trên Mặt Trăng đã được đem về Trái Đất trong chương trình Apollo. Công tác định tuổi đá chỉ ra Mặt Trăng xuất hiện cách đây 4,53 ± 0,01 tỉ năm, ít nhất 30 triệu năm sau Hệ Mặt Trời.[23] Chứng cứ mới gợi ý Mặt Trăng hình thành muộn hơn, 4,48 ± 0,02 Ga, hay 70–110 triệu năm sau Hệ Mặt Trời.[24]

Các lý thuyết về sự hình thành của Mặt Trăng phải lý giải cho sự ra đời muộn của nó và những thực tế sau. Đầu tiên, Mặt Trăng có khối lượng riêng nhỏ (bằng 3,3 lần nước, Trái Đất là 5,5) và lõi kim loại nhỏ.[25] Thứ hai, hầu như không có nước hay chất dễ bay hơi khác trên Mặt Trăng. Thứ ba, Trái Đất và Mặt Trăng có cùng dấu hiệu đồng vị oxy (số lượng đồng vị cân xứng). Có một lý thuyết được chấp nhận rộng rãi: giả thuyết vụ va chạm lớn cho rằng Mặt Trăng ra đời sau khi một thiên thể to cỡ Sao Hỏa (đôi khi gọi là Theia) lao sượt qua Trái Đất nguyên thủy.[26][27]:256[28][29]

Vụ va chạm giải phóng năng lượng gấp 100 triệu lần vụ Chicxulub gần đây hơn, đủ để thổi bay lớp ngoài của Trái Đất và làm nóng chảy hai thiên thể.[28][27]:256 Một phần vật chất manti bắn vào quỹ đạo quanh Trái Đất. Giả thuyết vụ va chạm lớn tiên đoán Mặt Trăng cạn kiệt kim loại, lý giải cho thành phần bất thường của nó.[30][31] Vật chất bắn ra quay quanh Trái Đất có thể đã kết tụ thành một khối thể đơn trong vài tuần. Chịu tác động của trọng lực, khối này trở nên tròn hơn và Mặt Trăng ra đời.[32]

Các lục địa đầu tiên

Bản đồ địa chất Bắc Mỹ dùng màu sắc diễn tả thời kỳ. Ở đây hồng và đỏ biểu thị đá có từ liên đại Thái Cổ.

Đối lưu manti, quá trình điều phối kiến tạo mảng, là kết quả của việc dòng nhiệt di chuyển từ bên trong Trái Đất lên bề mặt.[33]:2 Hoạt động này góp phần tạo ra các mảng kiến tạo cứng tại những sống núi giữa đại dương. Các mảng bị phá hủy bởi sự hút chìm vào lớp manti tại các đới hút chìm. Vào đầu liên đại Thái Cổ (khoảng 3 Ga), lớp manti nóng hơn bây giờ nhiều, cỡ 1.600 °C (2.910 °F), thế nên đối lưu tại đây vận động nhanh hơn.[34]:82 Một quá trình tương tự kiến tạo mảng ngày nay cũng diễn ra nhưng nhanh hơn. Trong liên đại Hỏa Thành và Thái Cổ, đới hút chìm có vẻ phổ biến, do vậy các mảng kiến tạo là nhỏ hơn.[27]:258[35]

Lớp vỏ ban đầu hình thành khi bề mặt Trái Đất cứng lại đã hoàn toàn biến mất do hoạt động kiến tạo mảng nhanh thời Hỏa Thành và việc thiên thạch bắn phá dữ dội. Tuy vậy, người ta cho rằng nó có thành phần bazan giống vỏ đại dương ngày nay do ít có sự khác biệt.[27]:258 Các mảng lớn đầu tiên của vỏ lục địa, sản phẩm của việc nguyên tố nhẹ hơn tách ra trong quá trình nóng chảy bán phần ở lớp vỏ sâu hơn, xuất hiện lúc liên đại Hỏa Thành qua đi, khoảng 4,0 Ga. Phần còn lại của những lục địa nhỏ đầu tiên gọi là nền cổ. Các mảnh vỏ thời cuối Hỏa Thành đầu Thái Cổ này làm thành nhân để các lục địa ngày nay phát triển quanh đó.[36]

Đá cổ nhất trên Trái Đất được tìm thấy ở nền cổ Bắc Mỹ, Canada. Đó là tonalit có từ 4 Ga. Chúng cho thấy dấu hiệu của sự biến chất bởi nhiệt độ cao, song còn những hạt trầm tích bị làm tròn bởi xói mòn trong lúc được nước vận chuyển, chỉ ra rằng khi ấy đã có sông và biển.[37] Các nền cổ chủ yếu bao gồm hai loại địa thể. Thứ nhất là đai đá xanh gồm đá trầm tích biến chất cấp thấp. Đá xanh này giống trầm tích được tìm thấy trong những rãnh đại dương ngày nay, phía trên các đới hút chìm. Vì lý do này, đá xanh đôi khi được xem là bằng chứng chỉ ra đới hút chìm trong liên đại Thái Cổ. Loại thứ hai là hỗn hợp đá macma fenzit. Đá này chủ yếu là tonalit, trondhjemit hay granodiorit (gọi là TTG), những loại có thành phần tương tự granit. Các phức hợp TTG được xem là di tích của vỏ lục địa đầu tiên hình thành từ việc bazan nóng chảy bán phần.[38]:chương 5

Khí quyển và đại dương

Phạm vi áp suất riêng phần oxy khí quyển ước tính qua 5 giai đoạn.[39]

Trái Đất thường được mô tả là có ba khí quyển. Khí quyển đầu tiên thâu tóm từ tinh vân mặt trời gồm các nguyên tố nhẹ chủ yếu là hidro và heli. Sự kết hợp của gió mặt trời và nhiệt của Trái Đất đã xua tan khí quyển này.[40] Sau vụ va chạm tạo thành Mặt Trăng, Trái Đất nóng chảy giải phóng khí dễ bay hơi và về sau núi lửa thải ra thêm khí, hoàn thành khí quyển thứ hai nhiều khí nhà kính và ít oxy.[27]:256 Cuối cùng, khí quyển thứ ba giàu oxy xuất hiện khi vi khuẩn bắt đầu tạo ra oxy vào khoảng 2,8 Ga.[41]:83–84, 116–117

Trong những mô hình ban đầu, khí quyển thứ hai hình thành bởi các chất dễ bay hơi thoát ra từ bên trong Trái Đất. Hiện người ta cho rằng khả năng nhiều chất dễ bay hơi xuất hiện bởi quá trình gọi là khử khí do va chạm mà ở đó các vật thể lao tới giải phóng khí khi va chạm. Vì vậy, khí quyển và đại dương bắt đầu hình thành cùng lúc với Trái Đất.[42] Khí quyển mới có lẽ chứa hơi nước, cacbon dioxit, nitơ, và một lượng nhỏ khí khác.[43]

Vi hành tinh ở cách một đơn vị thiên văn (AU) đổ về không đóng góp chút nước nào cho Trái Đất vì tinh vân mặt trời quá nóng để băng hình thành và quá trình hidrat hóa đá bởi hơi nước sẽ rất lâu.[42][44] Nước phải tới từ những vẫn thạch ở vành đai tiểu hành tinh phía ngoài và một số phôi hành tinh ở xa hơn 2,5 AU.[42][45] Sao chổi cũng có thể là nguồn cung nước. Mặc dù hiện tại hầu hết sao chổi có quỹ đạo cách xa Mặt Trời hơn Sao Hải Vương nhưng những mô phỏng trên máy tính chỉ ra lúc đầu chúng phổ biến ở phần trong Hệ Mặt Trời hơn nhiều.[37]:130–132

Khi Trái Đất nguội đi, mây hình thành. Mưa tạo ra đại dương. Chứng cứ gần đây gợi ý đại dương có thể đã bắt đầu hình thành ngay từ 4,4 Ga.[14] Cho đến khi liên đại Thái Cổ bắt đầu, đại dương đã bao phủ hầu khắp Trái Đất. Khó để lý giải cho sự xuất hiện sớm này bởi một vấn đề gọi là nghịch lý Mặt Trời trẻ yếu ớt. Chúng ta biết rằng sao sáng hơn khi già đi, và lúc mới hình thành Mặt Trời chỉ tỏa ra 70% năng lượng hiện tại. Vậy là Mặt Trời đã trở nên sáng hơn 30% trong 4,5 tỉ năm qua.[46] Nhiều mô hình còn chỉ ra Trái Đất đã bị băng bao phủ.[47][42] Một cách lý giải có thể là lượng cacbon dioxit và metan đủ để gây hiệu ứng nhà kính. Cacbon dioxit tới từ núi lửa và metan từ những vi sinh vật ban đầu. Amoniac, một loại khí nhà kính khác, cũng được núi lửa thải ra song nhanh chóng bị tiêu hủy bởi bức xạ tử ngoại.[41]:83

Nguồn gốc sự sống

Một trong những lý do khiến khí quyển và đại dương ban đầu đáng chú ý là vì chúng tạo điều kiện cho sự sống ra đời. Có nhiều mô hình thiếu đồng nhất mô tả cách thức sự sống phát sinh từ các chất hóa học. Các hệ thống chất hóa học trong phòng thí nghiệm thiếu đi độ phức tạp tối thiểu để tạo ra sinh vật sống.[48][49]

Bước đầu tiên có thể là những phản ứng hóa học đã tạo ra nhiều hợp chất hữu cơ đơn giản như nucleobazơ và axit amin, những viên gạch xây nên sự sống. Vào năm 1953, Stanley Miller và Harold Urey đã làm một thí nghiệm chỉ ra những phân tử như vậy có thể hình thành trong khí quyển có nước, metan, amoniac, và hidro với sự trợ giúp của tia lửa để làm giả hiệu ứng tia sét.[50] Tuy thành phần khí quyển có lẽ không giống vậy nhưng những thí nghiệm sau này sát thực tế hơn cũng tổng hợp được phân tử hữu cơ.[51] Theo những mô phỏng máy tính, phân tử hữu cơ có thể đã hình thành trong đĩa tiền hành tinh trước khi Trái Đất ra đời.[52]

Mức độ phức tạp cao hơn có thể đạt được từ ít nhất ba xuất phát điểm: tự nhân bản tức khả năng đẻ con giống hệt, trao đổi chất tức khả năng ăn uống và tự phục hồi, và màng tế bào ngoài cho phép hấp thu dinh dưỡng và thải bỏ sản phẩm thừa.[53]

Liên đại Nguyên Sinh

Liên đại Nguyên Sinh kéo dài từ 2,5 tỉ đến 542 triệu năm trước.[13]:130 Vào thời kỳ này, các nền cổ đã phát triển thành lục địa với kích cỡ ngày nay. Khí quyển trở nên giàu oxy là một bước tiến triển quyết định. Sự sống từ sinh vật nhân sơ đã tiến hóa thành sinh vật nhân thực và đa bào. Liên đại Nguyên Sinh chứng kiến hai đợt băng hà khắc nghiệt gọi là cầu tuyết Trái Đất. Sau đợt thứ hai vào khoảng 600 Ma, sự sống tăng tốc tiến hóa. 580 triệu năm trước, nhóm sinh vật kỷ Ediacara đã khai màn cho sự bùng nổ kỷ Cambri.

Cách mạng oxy

Stromatolit hóa đá bên bờ hồ Thetis, Tây Úc. Stromatolit thời Thái Cổ là dấu tích sự sống hóa thạch trực tiếp đầu tiên trên Trái Đất.
Hệ tầng sắt dải từ nhóm Moories 3,15 Ga, đai đá xanh Barberton, Nam Phi. Các lớp đỏ biểu thị thời gian oxy hiện hữu, lớp xám hình thành trong hoàn cảnh thiếu oxy.

Các tế bào đầu tiên hấp thu năng lượng và thức ăn từ môi trường xung quanh. Chúng tận dụng lên men, sự phá vỡ hợp chất phức tạp thành những hợp chất đơn giản và ít năng lượng hơn, rồi dùng năng lượng giải phóng để sinh sôi. Lên men chỉ có thể xảy ra trong môi trường kỵ khí (không oxy). Quang hợp cho phép tế bào lấy năng lượng từ Mặt Trời.[54]:377

Hầu hết sự sống trên bề mặt Trái Đất lệ thuộc trực tiếp hay gián tiếp vào quang hợp. Quang hợp tạo oxy, hình thức phổ biến nhất, biến cacbon dioxit, nước, và ánh sáng mặt trời thành thực phẩm. Các phân tử như ATP thâu tóm năng lượng ánh sáng mặt trời để làm ra đường. Hidro bị tách khỏi nước, để lại sản phẩm thừa oxy.[55] Một số sinh vật như vi khuẩn tía và vi khuẩn lưu huỳnh lục sử dụng hình thức quang hợp không tạo oxy, thay thế nước là hidro sunfua, lưu huỳnh, hoặc sắt. Các sinh vật ái cực này chỉ sống ở những môi trường khắc nghiệt như suối nước nóng hay miệng phun thủy nhiệt.[54]:379–382[56]

Hình thái quang hợp không tạo oxy đơn giản hơn phát sinh vào khoảng 3,8 Ga, không lâu sau khi sự sống xuất hiện. Quang hợp tạo oxy từng được cho chắc chắn xuất hiện vào khoảng 2,4 Ga, nhưng một số nhà nghiên cứu lại lùi thời điểm về 3,2 Ga.[55] Stromatolit hóa thạch thuộc số tàn tích của dạng sống tạo oxy cổ xưa nhất.[57][58][39]

Ban đầu, oxy thải ra gắn kết với đá vôi, sắt, và những khoáng vật khác. Sắt oxy hóa xuất hiện là các lớp màu đỏ trong địa tầng gọi là hệ tầng sắt dải hình thành nhiều vào kỷ Sideros (2500–2300 Ma).[13]:133 Khi hầu hết các khoáng vật phơi bày bị oxy hóa, oxy cuối cùng bắt đầu tích tụ vào khí quyển. Tuy mỗi tế bào chỉ sản được lượng nhỏ ôxy nhưng hoạt động trao đổi chất của nhiều tế bào qua quãng thời gian dài đã biến đổi khí quyển Trái Đất thành như hiện tại. Đây là khí quyển thứ ba của Trái Đất.[59]:50–51[41]:83–84, 116–117

Một lượng ơxy bị bức xạ cực tím mặt trời kích thích tạo thành ozon tập hợp gần thượng tầng khí quyển. Lớp ôzôn hấp thụ lượng lớn bức xạ cực tím mà trước đó đi qua khí quyển, cho phép tế bào tồn tại ở bề mặt đại dương và cuối cùng là mặt đất. Thiếu đi lớp ozon, tia tử ngoại sẽ xuyên xuống bề mặt gây nên những đột biến ngoài sức chịu đựng ở các tế bào phơi bày.[60][37]:219–220

Quang hợp còn có một tác động lớn khác. Oxy là độc hại; hầu hết sự sống trên Trái Đất có lẽ đã bị diệt vong khi hàm lượng oxy tăng trong thảm họa oxy. Các dạng sống đề kháng bám trụ và sinh sôi, một số phát triển khả năng sử dụng oxy để làm tăng hiệu quả chuyển hóa và thu thập nhiều năng lượng hơn từ cùng một loại thực phẩm.[60]

Tham khảo

  1. ↑ Encrenaz, T. (2004), The solar system (lxb. 3rd), Berlin: Springer, tr. 89, ISBN 978-3-540-00241-3
  2. ↑ Matson, John (ngày 7 tháng 7 năm 2010), "Luminary Lineage: Did an Ancient Supernova Trigger the Solar System's Birth?", Scientific American, truy cập ngày 13 tháng 4 năm 2012
  3. ↑ a b P. Goldreich; W.R. Ward (1973), "The Formation of Planetesimals", Astrophysical Journal, 183: 1051–1062, Bibcode:1973ApJ...183.1051G, doi:10.1086/152291CS1 maint: ref=harv (link)
  4. ↑ Newman, William L. (ngày 9 tháng 7 năm 2007), Age of the Earth, Publications Services, USGS, truy cập ngày 20 tháng 9 năm 2007
  5. ↑ Stassen, Chris (ngày 10 tháng 9 năm 2005), The Age of the Earth, TalkOrigins Archive, truy cập ngày 30 tháng 12 năm 2008
  6. ↑ Age of the Earth, U.S. Geological Survey, 1997, lưu trữ từ tài liệu gốc ngày 23 tháng 12 năm 2005, truy cập ngày 10 tháng 1 năm 2006
  7. ↑ Stassen, Chris (ngày 10 tháng 9 năm 2005), The Age of the Earth, The TalkOrigins Archive, truy cập ngày 20 tháng 9 năm 2007
  8. ↑ Yin, Qingzhu; Jacobsen, S.B.; Yamashita, K.; Blichert-Toft, J.; Télouk, P.; Albarède, F. (2002), "A short timescale for terrestrial planet formation from Hf-W chronometry of meteorites", Nature, 418 (6901): 949–952, Bibcode:2002Natur.418..949Y, doi:10.1038/nature00995, PMID 12198540, S2CID 4391342CS1 maint: ref=harv (link)
  9. ↑ Kokubo, Eiichiro; Ida, Shigeru (2002), "Formation of protoplanet systems and diversity of planetary systems", The Astrophysical Journal, 581 (1): 666–680, Bibcode:2002ApJ...581..666K, doi:10.1086/344105CS1 maint: ref=harv (link)
  10. ↑ Charles Frankel, 1996, Volcanoes of the Solar System, Cambridge University Press, pp. 7–8, ISBN 978-0-521-47770-3
  11. ↑ J.A. Jacobs (1953), "The Earth's inner core", Nature, 172 (4372): 297–298, Bibcode:1953Natur.172..297J, doi:10.1038/172297a0, S2CID 4222938
  12. ↑ van Hunen, J.; van den Berg, A.P. (2007), "Plate tectonics on the early Earth: Limitations imposed by strength and buoyancy of subducted lithosphere", Lithos, 103 (1–2): 217–235, Bibcode:2008Litho.103..217V, doi:10.1016/j.lithos.2007.09.016
  13. ↑ a b c Gradstein, Ogg & Smith 2004
  14. ↑ a b c Wilde, S.A.; Valley, J.W.; Peck, W.H.; Graham, C.M. (2001), "Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4.4 Gyr ago" (PDF), Nature, 409 (6817): 175–178, Bibcode:2001Natur.409..175W, doi:10.1038/35051550, PMID 11196637, S2CID 4319774, truy cập ngày 25 tháng 5 năm 2013 Bỏ qua tham số chưa biết |name-list-style= (trợ giúp)
  15. ↑ Lindsey, Rebecca; David Morrison; Robert Simmon (ngày 1 tháng 3 năm 2006), "Ancient crystals suggest earlier ocean", Earth Observatory, NASA, truy cập ngày 18 tháng 4 năm 2012
  16. ↑ Cavosie, A.J.; Valley, J.W.; Wilde, S.A.; Edinburgh Ion Microprobe Facility (E.I.M.F.) (2005), "Magmatic δ18O in 4400–3900 Ma detrital zircons: A record of the alteration and recycling of crust in the Early Archean", Earth and Planetary Science Letters, 235 (3–4): 663–681, Bibcode:2005E&PSL.235..663C, doi:10.1016/j.epsl.2005.04.028CS1 maint: ref=harv (link)
  17. ↑ Belbruno, E.; Gott, J. Richard III (2005), "Where Did The Moon Come From?", The Astronomical Journal, 129 (3): 1724–1745, arXiv:astro-ph/0405372, Bibcode:2005AJ....129.1724B, doi:10.1086/427539, S2CID 12983980CS1 maint: ref=harv (link)
  18. ↑ Münker, Carsten; Jörg A. Pfänder; Stefan Weyer; Anette Büchl; Thorsten Kleine; Klaus Mezger (ngày 4 tháng 7 năm 2003), "Evolution of Planetary Cores and the Earth-Moon System from Nb/Ta Systematics", Science, 301 (5629): 84–87, Bibcode:2003Sci...301...84M, doi:10.1126/science.1084662, PMID 12843390, S2CID 219712, truy cập ngày 13 tháng 4 năm 2012CS1 maint: ref=harv (link)
  19. ↑ Nield, Ted (2009), "Moonwalk" (PDF), Geoscientist, Geological Society of London, 18 (9): 8, lưu trữ từ nguyên tác (PDF) ngày 5 tháng 6 năm 2011, truy cập ngày 18 tháng 4 năm 2012CS1 maint: ref=harv (link)
  20. ↑ Green, Jack (2011), "Academic Aspects of Lunar Water Resources and Their Relevance to Lunar Protolife", International Journal of Molecular Sciences, 12 (9): 6051–6076, doi:10.3390/ijms12096051, PMC 3189768, PMID 22016644CS1 maint: ref=harv (link)
  21. ↑ Taylor, Thomas N.; Edith L. Taylor; Michael Krings (2006), Paleobotany: the biology and evolution of fossil plants, Academic Press, tr. 49, ISBN 978-0-12-373972-8
  22. ↑ Steenhuysen, Julie (ngày 21 tháng 5 năm 2009), "Study turns back clock on origins of life on Earth", Reuters.com, Reuters, truy cập ngày 21 tháng 5 năm 2009
  23. ↑ Kleine, T.; Palme, H.; Mezger, K.; Halliday, A.N. (2005), "Hf-W Chronometry of Lunar Metals and the Age and Early Differentiation of the Moon", Science, 310 (5754): 1671–1674, Bibcode:2005Sci...310.1671K, doi:10.1126/science.1118842, PMID 16308422, S2CID 34172110
  24. ↑ Halliday, Alex N (ngày 28 tháng 11 năm 2008), "A young Moon-forming giant impact at 70–110 million years accompanied by late-stage mixing, core formation and degassing of the Earth", Philosophical Transactions of the Royal Society A, Philosophical Transactions of the Royal Society, 366 (1883): 4163–4181, Bibcode:2008RSPTA.366.4163H, doi:10.1098/rsta.2008.0209, PMID 18826916, S2CID 25704564CS1 maint: ref=harv (link)
  25. ↑ Williams, David R. (ngày 1 tháng 9 năm 2004), Earth Fact Sheet, NASA, truy cập ngày 9 tháng 8 năm 2010
  26. ↑ Halliday, A.N. (2006), "The Origin of the Earth; What's New?", Elements, 2 (4): 205–210, doi:10.2113/gselements.2.4.205
  27. ↑ a b c d e Stanley 2005
  28. ↑ a b High Energy Astrophysics Science Archive Research Center (HEASARC), StarChild Question of the Month for October 2001, NASA Goddard Space Flight Center, truy cập ngày 20 tháng 4 năm 2012
  29. ↑ Canup, R.M.; Asphaug, E. (2001), "Origin of the Moon in a giant impact near the end of the Earth's formation", Nature, 412 (6848): 708–712, Bibcode:2001Natur.412..708C, doi:10.1038/35089010, PMID 11507633, S2CID 4413525
  30. ↑ Liu, Lin-Gun (1992), "Chemical composition of the Earth after the giant impact", Earth, Moon, and Planets, 57 (2): 85–97, Bibcode:1992EM&P...57...85L, doi:10.1007/BF00119610, S2CID 120661593
  31. ↑ Newsom, Horton E.; Taylor, Stuart Ross (1989), "Geochemical implications of the formation of the Moon by a single giant impact", Nature, 338 (6210): 29–34, Bibcode:1989Natur.338...29N, doi:10.1038/338029a0, S2CID 4305975
  32. ↑ Taylor, G. Jeffrey (ngày 26 tháng 4 năm 2004), Origin of the Earth and Moon, NASA, truy cập ngày 27 tháng 3 năm 2006, Taylor (2006) at the NASA website.
  33. ↑ Davies, Geoffrey F. (ngày 3 tháng 2 năm 2011), Mantle convection for geologists, Cambridge: Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-19800-4
  34. ↑ Cattermole, Peter; Moore, Patrick (1985), The story of the earth, Cambridge: Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-26292-7
  35. ↑ Davies, Geoffrey F. (2011), Mantle convection for geologists, Cambridge: Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-19800-4
  36. ↑ Bleeker, W.; B.W. Davis (tháng 5 năm 2004), What is a craton?, American Geophysical Union, Bibcode:2004AGUSM.T41C..01B, T41C-01
  37. ↑ a b c Lunine 1999
  38. ↑ Condie, Kent C. (1997), Plate tectonics and crustal evolution (lxb. 4th), Oxford: Butterworth Heinemann, ISBN 978-0-7506-3386-4
  39. ↑ a b Holland, Heinrich D. (tháng 6 năm 2006), "The oxygenation of the atmosphere and oceans", Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, The Royal Society, 361 (1470): 903–915, doi:10.1098/rstb.2006.1838, PMC 1578726, PMID 16754606CS1 maint: ref=harv (link)
  40. ↑ Kasting, James F. (1993), "Earth's early atmosphere", Science, 259 (5097): 920–926, Bibcode:1993Sci...259..920K, doi:10.1126/science.11536547, PMID 11536547, S2CID 21134564CS1 maint: ref=harv (link)
  41. ↑ a b c Gale, Joseph (2009), Astrobiology of Earth : the emergence, evolution, and future of life on a planet in turmoil, Oxford: Oxford University Press, ISBN 978-0-19-920580-6
  42. ↑ a b c d Kasting, James F.; Catling, David (2003), "Evolution of a habitable planet", Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 41 (1): 429–463, Bibcode:2003ARA&A..41..429K, doi:10.1146/annurev.astro.41.071601.170049
  43. ↑ Kasting, James F.; Howard, M. Tazewell (ngày 7 tháng 9 năm 2006), "Atmospheric composition and climate on the early Earth" (PDF), Philosophical Transactions of the Royal Society B, 361 (1474): 1733–1742, doi:10.1098/rstb.2006.1902, PMC 1664689, PMID 17008214, lưu trữ từ nguyên tác (PDF) ngày 19 tháng 4 năm 2012CS1 maint: ref=harv (link)
  44. ↑ Selsis, Franck (2005), "Chapter 11. The Prebiotic Atmosphere of the Earth", Astrobiology: Future perspectives, Astrophysics and space science library, 305, tr. 267–286, doi:10.1007/1-4020-2305-7_11, ISBN 978-1-4020-2304-0
  45. ↑ Morbidelli, A.; Chambers, J.; Lunine, J.I.; Petit, J.M.; Robert, F.; Valsecchi, G.B.; Cyr, K.E. (2000), "Source regions and timescales for the delivery of water to the Earth", Meteoritics & Planetary Science, 35 (6): 1309–1320, Bibcode:2000M&PS...35.1309M, doi:10.1111/j.1945-5100.2000.tb01518.x
  46. ↑ The Sun's evolution
  47. ↑ Sagan, Carl; Mullen, George (ngày 7 tháng 7 năm 1972), "Earth and Mars: Evolution of Atmospheres and Surface Temperatures", Science, 177 (4043): 52–56, Bibcode:1972Sci...177...52S, doi:10.1126/science.177.4043.52, PMID 17756316, S2CID 12566286CS1 maint: ref=harv (link)
  48. ↑ Szathmáry, E. (tháng 2 năm 2005), "In search of the simplest cell", Nature, 433 (7025): 469–470, Bibcode:2005Natur.433..469S, doi:10.1038/433469a, PMID 15690023, S2CID 4360797
  49. ↑ Luisi, P.L.; Ferri, F.; Stano, P. (2006), "Approaches to semi-synthetic minimal cells: a review", Naturwissenschaften, 93 (1): 1–13, Bibcode:2006NW.....93....1L, doi:10.1007/s00114-005-0056-z, PMID 16292523, S2CID 16567006 Bỏ qua tham số chưa biết |name-list-style= (trợ giúp)
  50. ↑ A. Lazcano; J.L. Bada (tháng 6 năm 2004), "The 1953 Stanley L. Miller Experiment: Fifty Years of Prebiotic Organic Chemistry", Origins of Life and Evolution of Biospheres, 33 (3): 235–242, Bibcode:2003OLEB...33..235L, doi:10.1023/A:1024807125069, PMID 14515862, S2CID 19515024
  51. ↑ Dreifus, Claudia (ngày 17 tháng 5 năm 2010), A Conversation With Jeffrey L. Bada: A Marine Chemist Studies How Life Began, nytimes.com
  52. ↑ Moskowitz, Clara (ngày 29 tháng 3 năm 2012), Life's Building Blocks May Have Formed in Dust Around Young Sun, Space.com, truy cập ngày 30 tháng 3 năm 2012
  53. ↑ Peretó, J. (2005), "Controversies on the origin of life" (PDF), Int. Microbiol., 8 (1): 23–31, PMID 15906258, lưu trữ từ nguyên tác (PDF) ngày 24 tháng 8 năm 2015, truy cập ngày 7 tháng 10 năm 2007
  54. ↑ a b Condie, Kent C. (ngày 22 tháng 8 năm 2011), Earth as an Evolving Planetary System (lxb. 2nd), Burlington: Elsevier Science, ISBN 978-0-12-385228-1
  55. ↑ a b Leslie, M. (2009), "On the Origin of Photosynthesis", Science, 323 (5919): 1286–1287, doi:10.1126/science.323.5919.1286, PMID 19264999, S2CID 206584539
  56. ↑ Nisbet, E. G.; Sleep, N. H. (2001), "The habitat and nature of early life", Nature, 409 (6823): 1083–1091, Bibcode:2001Natur.409.1083N, doi:10.1038/35059210, PMID 11234022, S2CID 4315660
  57. ↑ De Marais, David J.; D (ngày 8 tháng 9 năm 2000), "Evolution: When Did Photosynthesis Emerge on Earth?", Science, 289 (5485): 1703–1705, doi:10.1126/science.289.5485.1703 (không hoạt động ngày 25 tháng 8 năm 2020), PMID 11001737CS1 maint: ref=harv (link)
  58. ↑ Olson, John M. (ngày 2 tháng 2 năm 2006), "Photosynthesis in the Archean Era", Photosynthesis Research, 88 (2 / May, 2006): 109–17, doi:10.1007/s11120-006-9040-5, PMID 16453059, S2CID 20364747CS1 maint: ref=harv (link)
  59. ↑ Fortey, Richard (tháng 9 năm 1999) [1997], "Dust to Life", Life: A Natural History of the First Four Billion Years of Life on Earth, New York: Vintage Books, ISBN 978-0-375-70261-7
  60. ↑ a b Chaisson, Eric J. (2005), "Early Cells", Cosmic Evolution, Tufts University, lưu trữ từ nguyên tác ngày 14 tháng 7 năm 2007, truy cập ngày 29 tháng 3 năm 2006
Lấy từ “https://bktt.vn/index.php?title=Lịch_sử_Trái_đất&oldid=7600”