Historia de la tierra

La historia de la Tierra describe los acontecimientos más importantes y etapas fundamentales en el desarrollo del planeta tierra de su formación para el día de hoy. Casi todas las ramas de ciencias naturales han contribuido al entendimiento de los acontecimientos principales del pasado de la Tierra. La edad de Tierra es aproximadamente un tercero de la edad del universo. Una cantidad inmensa del cambio biológico y geológico ha ocurrido en ese período.

La tierra se formó hace aproximadamente 4.54 mil millones de años por el aumento de la nebulosa solar. Outgassing volcánico probablemente creó la atmósfera primordial, pero no contuvo casi ningún oxígeno y habría sido tóxico a gente y vida más moderna. La mayor parte de la Tierra era fundida debido a volcanism extremo y colisiones frecuentes con otros cuerpos. Se piensa que una colisión muy grande ha sido responsable de inclinar la Tierra en un ángulo y formar la Luna. Con el tiempo, tales bombardeos cósmicos cesaron, permitiendo el planeta refrescar y formar una corteza sólida. El agua que fue traída aquí por cometas y asteroides condensados en nubes y los océanos tomó la forma. La tierra era finalmente hospitalaria a la vida, y las formas más tempranas que se levantaron enriquecieron la atmósfera por el oxígeno. La vida en la Tierra permaneció pequeña y microscópica durante al menos mil millones de años. Hace aproximadamente 580 millones de años, la vida multicelular compleja se levantó, y durante el período de Cambrian experimentó una variedad rápida en la mayor parte de phyla principal. Hace aproximadamente seis millones de años, el linaje del primate que llevaría a chimpancés (nuestros parientes vivos más cercanos) divergió del linaje que llevaría a la gente moderna.

El cambio biológico y geológico ha estado ocurriendo constantemente en nuestro planeta desde el tiempo de su formación. Los organismos continuamente evolucionan, tomando nuevas formas o yendo extinguido en respuesta a un planeta que cambia alguna vez. El proceso de tectónica de placas ha desempeñado un papel principal en la formación de océanos de la Tierra y continentes, así como la vida que abrigan. La biosfera, por su parte, ha tenido un efecto significativo en la atmósfera y otras condiciones abióticas en el planeta, como la formación de la capa de ozono, la proliferación de oxígeno y la creación de suelo. Aunque la gente sea incapaz de percibirlo debido a sus relativamente breves vidas útiles, este cambio es en curso y seguirá durante el próximo poco mil millones de años.

Escala de tiempo geológica

La historia de la Tierra se organiza por orden cronológico en una mesa conocida como la Escala de tiempo Geológica, que se parte en intervalos basados en el análisis estratigráfico. Una escala a tiempo completo se puede encontrar en el artículo principal.

Formación del sistema solar

El modelo estándar para la formación del Sistema solar (incluso la Tierra) es la hipótesis de la nebulosa solar. En este modelo, el Sistema solar formado de una nube grande, rotativa de polvo interestelar y gas llamó la nebulosa solar. Se formó de hidrógeno y helio creado poco después del Big Bang 13.7 Ga (mil millones hace unos años) y elementos más pesados expulsados por supernovas. Aproximadamente 4.5 Ga, la nebulosa comenzó una contracción que puede haber sido provocada por la onda expansiva de una supernova cercana. Una onda expansiva también habría hecho la nebulosa girar. Como la nube comenzó a acelerar, su momento angular, gravedad y apatía la aplanaron en un perpendicular del disco protoplanetary a su eje de la rotación. Las pequeñas perturbaciones debido a colisiones y el momento angular de otros escombros grandes crearon los medios por los cuales protoplanets con el tamaño de kilómetro comenzó a formarse, estando en órbita el centro de nebular.

El centro de la nebulosa, no teniendo mucho momento angular, cayó rápidamente, la compresión que lo calienta hasta que la fusión nuclear de hidrógeno en el helio comenzara. Después de más contracción, un T Tauri estrella se encendió y evolucionó en el Sol. Mientras tanto, en la parte externa de la gravedad de la nebulosa hizo que el asunto se condensara alrededor de perturbaciones de densidad, las partículas del polvo y el resto del disco protoplanetary comenzaron a separarse en anillos. En un proceso conocido como el aumento fugitivo, los fragmentos sucesivamente más grandes de polvo y escombros caminaron pisando fuerte juntos para formar planetas. La tierra formada en esta manera hace aproximadamente 4.54 mil millones de años (con una incertidumbre del 1%) y en gran parte se completó dentro de 10-20 millones de años. El viento solar de T recién formado Tauri estrella limpió la mayor parte del material en el disco que no se había condensado ya en cuerpos más grandes. Se espera que el mismo proceso produzca discos del aumento alrededor de prácticamente todas las estrellas que se forman recién en el universo, algunas de las cuales ceden planetas.

La proto-tierra creció por el aumento hasta que su interior estuviera bastante caliente para derretir el pesado, siderophile metales. Teniendo más alto densidades que los silicatos, los metales se hundieron. Esta catástrofe de hierro causó la separación de una capa primitiva y un corazón (metálico) sólo 10 millones de años después de que la Tierra comenzó a formarse, produciendo la estructura acodada de la Tierra y estableciendo la formación del campo magnético de la Tierra. La primera atmósfera de la tierra, capturada de la nebulosa solar, se formó de la luz (atmophile) elementos de la nebulosa solar, generalmente hidrógeno y helio. Una combinación del viento solar y el calor de la Tierra habría ahuyentado esta atmósfera, a consecuencia de la cual la atmósfera se merma ahora en estos elementos comparado con la abundancia cósmica.

Hadean y Archean Eons

La primera eternidad en la historia de la Tierra, Hadean, comienza con la formación de la Tierra y es seguida de la eternidad de Archean en 3.8 Ga. Las rocas más viejas encontradas en fecha de la Tierra a aproximadamente 4.0 Ga y los cristales del circón detrital más viejos en rocas a aproximadamente 4.4 Ga, pronto después de la formación de la corteza de la Tierra y la propia Tierra. La hipótesis de impacto gigantesca para la formación de la Luna declara que poco después de la formación de una corteza inicial, la proto-tierra fue afectada por protoplanet más pequeño, que expulsó la parte de la capa y corteza en el espacio y creó la Luna.

De las cuentas del cráter en otros cuerpos celestes se deduce que un período de impactos del meteorito intensos, llamados el Bombardeo Pesado tardío, comenzó aproximadamente 4.1 Ga y concluyó aproximadamente 3.8 Ga, al final de Hadean. Además, el volcanism era severo debido al flujo de calor grande y declive geotérmico. Sin embargo, detrital cristales del circón dató a 4.4 pruebas del espectáculo de Ga de haberse sometido al contacto con el agua líquida, sugiriendo que el planeta ya tenía océanos o mares entonces.

Hacia el principio de Archean, la Tierra se había enfriado considerablemente. La mayor parte de formas de vida presentes no podían haber sobrevivido en la atmósfera de Archean, que careció del oxígeno y una capa de ozono. Sin embargo se cree que la vida primordial comenzó a evolucionar por Archean temprano, con fósiles del candidato fechados a aproximadamente 3.5 Ga. Algunos científicos hasta especulan que la vida podría haber comenzado durante Hadean temprano, hasta donde 4.4 Ga, sobreviviendo el último período del Bombardeo Pesado posible en aberturas hidrotermales debajo de la superficie de la Tierra.

Formación de la luna

El satélite natural relativamente grande de la Tierra, la Luna, es más grande con relación a su planeta que cualquier otro satélite en el sistema solar. Durante el programa Apollo, las rocas de la superficie de la Luna se trajeron a la Tierra. Radiometric que data de estas rocas ha mostrado la Luna para ser 4.53 ±.01 mil millones de años, al menos 30 millones de años después de que el sistema solar se formó. Nuevas pruebas sugieren la Luna formada aún más tarde, 4.48 ± 0.02 Ga, o 70-110 millones de años después del principio del Sistema solar.

Las teorías para la formación de la Luna deben explicar su formación tardía así como los hechos siguientes. En primer lugar, thee Luna tiene una densidad baja (3.3 veces más que el del agua, comparado con 5.5 para la tierra) y un pequeño corazón metálico. En segundo lugar, no hay prácticamente ninguna agua u otro volatiles en la luna. En tercer lugar, la Tierra y la Luna tienen el mismo oxígeno isotopic firma (la abundancia relativa de los isótopos de oxígeno). De las teorías que se han propuesto para explicar estos fenómenos, sólo un extensamente se acepta: La hipótesis de impacto gigantesca propone que la Luna proviniera después de que un cuerpo la talla de Marte golpeó la proto-tierra un golpe oblicuo.

La colisión entre el impactor, Theia a veces llamado y la Tierra soltó aproximadamente 100 millón de veces más energía que el impacto que causó la extinción de los dinosaurios. Esto era bastante para vaporizar algunas capas externas de la Tierra y derretir ambos cuerpos. Una parte del material de la capa se expulsó en la órbita alrededor de la Tierra. La hipótesis de impacto gigantesca predice que la Luna se mermó del material metálico, explicando su composición anormal. El ejecta en la órbita alrededor de la Tierra se podría haber condensado en un cuerpo solo dentro de un par de semanas. Bajo la influencia de su propia gravedad, el material expulsado se hizo un cuerpo más esférico: la Luna.

Primeros continentes

La convección de la capa, el proceso que conduce la tectónica de placas hoy, es un resultado de flujo de calor del interior de la Tierra a la superficie de la Tierra. Implica la creación de platos tectónicos rígidos en el mediados de cantos oceánicos. Estos platos son destruidos por subduction en la capa en zonas subduction. Durante Archean temprano (aproximadamente 3.0 Ga) la capa estaba mucho más caliente que hoy, probablemente aproximadamente 1600 °C, por tanto la convección en la capa era más rápida. Mientras un proceso similar a la tectónica de placas actual realmente ocurrió, esto habría ido más rápido también. Es probable que durante Hadean y Archean, subduction zonas fueran más comunes, y por lo tanto los platos tectónicos eran más pequeños.

La corteza inicial, formada cuando la superficie de la Tierra primero solidificada, totalmente desapareció de una combinación de esta tectónica de placas de Hadean rápida y los impactos intensos del Bombardeo Pesado tardío. Sin embargo, se cree que era basáltico en la composición, como la corteza oceánica de hoy, porque poca diferenciación crustal había ocurrido aún. Las primeras piezas más grandes de la corteza continental, que es un producto de diferenciación de elementos más ligeros durante la fundición parcial en la corteza inferior, aparecieron al final de Hadean, aproximadamente 4.0 Ga. Lo que se deja de estos primeros pequeños continentes se llaman cratons. Estas piezas de Hadean tardío y corteza de Archean temprana forman los corazones alrededor de los cuales los continentes de hoy crecieron.

Las rocas más viejas en la Tierra se encuentran en el norteamericano craton de Canadá. Son tonalites de aproximadamente 4.0 Ga. Muestran rastros del metamorfismo por la alta temperatura, sino también granos sedimentarios sobre que ha doblado la erosión durante el transporte por el agua, mostrando ríos y los mares existieron entonces. Cratons consisten principalmente en dos tipos alternos de terranes. Los primeros son cinturones greenstone llamados, consistir en el grado bajo metamorfoseó rocas sedimentarias. Estos "greenstones" son similares a los sedimentos hoy encontrados en trincheras oceánicas, encima de zonas subduction. Por esta razón, los greenstones a veces se ven como pruebas para subduction durante Archean. El segundo tipo es un complejo de rocas magmáticas felsic. Estas rocas son generalmente tonalite, trondhjemite o granodiorite, los tipos de la roca similar en la composición al granito (de ahí tales terranes se llaman TTG-terranes). Los TTG-complejos se ven como las viudas de la primera corteza continental, formada por la fundición parcial en el basalto.

Océanos y atmósfera

La tierra a menudo se describe como habiendo tenido tres atmósferas. La primera atmósfera, capturada de la nebulosa solar, se formó de la luz (atmophile) elementos de la nebulosa solar, generalmente hidrógeno y helio. Una combinación del viento solar y el calor de la Tierra habría ahuyentado esta atmósfera, a consecuencia de la cual la atmósfera se merma ahora en estos elementos comparado con la abundancia cósmica. Después del impacto, la Tierra fundida soltó gases volátiles; y más tarde más gases fueron soltados por volcanes, completando una segunda atmósfera rica en gases invernaderos, pero pobre en el oxígeno. Finalmente, la tercera atmósfera, rica en el oxígeno, surgió cuando las bacterias comenzaron a producir el oxígeno aproximadamente 2.8 Ga.

En modelos tempranos para la formación de la atmósfera y océano, la segunda atmósfera fue formada por outgassing de volatiles del interior de la Tierra. Ahora se considera probable que muchos de los volatiles fueron entregados durante el aumento por un proceso conocido como la desgasificación de impacto en la cual los cuerpos de entrada se vaporizan en el impacto. El océano y la atmósfera habrían comenzado por lo tanto a formarse justo cuando la Tierra se formara. La nueva atmósfera probablemente contuvo vapor acuático, dióxido de carbono, nitrógeno y cantidades más pequeñas de otros gases.

Planetesimals a una distancia de 1 unidad astronómica (AU), la distancia de la Tierra del Sol, probablemente no contribuyó ninguna agua a la Tierra porque la nebulosa solar estaba demasiado caliente para el hielo para formarse y la hidratación de rocas por el vapor acuático habría tomado demasiado mucho tiempo. El agua debe haber sido suministrada por meteoritos del cinturón del asteroide externo y algunos embriones planetarios grandes desde más allá de 2.5 AU. Los cometas también pueden haber contribuido. Aunque la mayor parte de cometas estén hoy en órbitas más lejos del Sol que Neptuno, las simulaciones del ordenador muestran que eran al principio mucho más comunes en las partes interiores del sistema solar.

Ya que el planeta se enfrió, nubes formadas. La lluvia creó los océanos. Pruebas recientes sugieren que los océanos pueden haber comenzado a formarse tan pronto como 4.4 Ga. Por el principio de la eternidad de Archean ya cubrieron la Tierra. Esta formación temprana ha sido difícil de explicar debido a un problema conocido como la paradoja del Sol joven débil. Se conoce que las estrellas se hacen más brillantes ya que envejecen, y en el momento de su formación el Sol habría estado emitiendo sólo el 70% de su poder corriente. Muchos modelos predicen que la Tierra habría sido cubierta en el hielo. Una solución probable consiste en que había bastante dióxido de carbono y el metano para producir un efecto invernadero. El dióxido de carbono habría sido producido por volcanos y el metano por microbios tempranos. Otro gas invernadero, el amonio habría sido expulsado por volcanos, pero rápidamente destruido por la radiación ultravioleta.

Origen de vida

Una de las razones del interés a la atmósfera temprana y océano es que forman las condiciones en las cuales la vida primero se levantó. Hay muchos modelos, pero poco consenso, en cómo la vida surgió de productos químicos de no vida; los sistemas químicos que se han creado en el laboratorio todavía se caen bien salvo la complejidad mínima para un organismo vivo.

El primer paso en la aparición de vida puede haber sido reacciones químicas que produjeron muchos de los compuestos orgánicos más simples, incluso nucleobases y aminoácidos, que son los componentes básicos de vida. Un experimento en 1953 por Stanley Miller y Harold Urey mostró que tales moléculas se podrían formar en una atmósfera del agua, metano, amoníaco e hidrógeno con la ayuda de chispas para imitar el efecto de relámpago. Aunque la composición atmosférica fuera probablemente diferente de la composición usada por Miller y Urey, los experimentos posteriores con composiciones más realistas también lograron sintetizar moléculas orgánicas. Las simulaciones del ordenador recientes han mostrado hasta que las moléculas orgánicas extraterrestres se podrían haber formado en el disco protoplanetary antes de la formación de la Tierra.

La siguiente etapa de la complejidad se podría haber alcanzado de al menos tres puntos de partida posibles: la autoréplica, la capacidad de un organismo de producir descendientes que son muy similares a sí; metabolismo, su capacidad de alimentarse y repararse; y las membranas de la célula externas, que permiten que la comida entre y desechos para dejar, pero excluir sustancias no deseadas.

Réplica primero: el mundo del ARN

Incluso los miembros más simples de las tres esferas modernas de la vida usan el ADN para registrar sus "recetas" y una serie compleja de ARN y moléculas de la proteína para "leer" estas instrucciones y usarlos para crecimiento, mantenimiento y autoréplica.

El descubrimiento que una especie de molécula del ARN llamó un ribozyme puede catalizar tanto su propia réplica como la construcción de proteínas llevó a la hipótesis que las formas de vida más tempranas estaban basadas completamente en el ARN. Podrían haber formado un mundo del ARN en el cual había individuos pero ningunas especies, ya que las mutaciones y las transferencias de genes horizontales habrían significado que los descendientes en cada generación completamente probablemente tendrían genomas diferentes de aquellos con los cuales sus padres comenzaron. El ARN habría sido sustituido más tarde por el ADN, que es más estable y por lo tanto puede construir genomas más largos, ampliando la variedad de capacidades que un organismo solo puede tener. Ribozymes permanecen como los componentes principales de ribosomes, las "fábricas de la proteína" de células modernas.

Aunque corto, las moléculas del ARN que se autoreproducen se han artificialmente producido en laboratorios, las dudas se han levantado sobre si la síntesis no biológica natural del ARN es posible. Ribozymes más temprano se puede haber formado de ácidos nucleicos más simples como el PNA, TNA o GNA, que habría sido sustituido más tarde por el ARN. Otro pre-ARN replicators se ha postulado, incluso cristales y hasta sistemas cuánticos.

En 2003 se propuso que el sulfito metálico poroso precipite asistiría a la síntesis del ARN en aproximadamente y presiones del fondo del océano cerca de aberturas hidrotermales. En esta hipótesis, las membranas del lípido serían los últimos componentes de la célula principales para aparecer y hasta que hicieran las proto-células se encajonaría a los poros.

Metabolismo primero: el mundo de azufre de hierro

Otra hipótesis antigua es que la primera vida se formó de moléculas de la proteína. Los aminoácidos, los componentes básicos de proteínas, fácilmente se sintetizan en condiciones prebiotic plausibles, como son pequeños péptidos (los polímeros de los aminoácidos) que hacen catalizadores buenos. Una serie de experimentos que comienzan en 1997 mostró que los aminoácidos y los péptidos se podrían formar en la presencia de monóxido de carbono y sulfito de hidrógeno con sulfito de hierro y sulfito de níquel como catalizadores. La mayor parte de los pasos en su asamblea requirieron temperaturas de presiones aproximadamente y moderadas, aunque una etapa requiriera y una presión equivalente a esto encontrado bajo de la roca. De ahí la síntesis autónoma de proteínas podría haber ocurrido cerca de aberturas hidrotermales.

Una dificultad con el metabolismo primer guión encuentra un camino para organismos evolucionando. Sin la capacidad de reproducirse como individuos, los conjuntos de moléculas tendrían "genomas compositivos" (cuentas de especies moleculares en el conjunto) como el objetivo de selección natural. Sin embargo, un modelo reciente muestra que tal sistema es incapaz de evolucionar en respuesta a la selección natural.

Membranas primero: el mundo del lípido

Se ha sugerido que "las burbujas" dos veces amuralladas de lípidos como aquellos que forman las membranas externas de células puedan haber sido un primer paso esencial. Los experimentos que simularon las condiciones de la Tierra temprana han relatado la formación de lípidos, y éstos pueden formar espontáneamente liposomas, "burbujas" dos veces amuralladas, y luego reproducirse. Aunque no sean intrínsecamente transportistas de información como los ácidos nucleicos son, serían sujetos a selección natural para la longevidad y reproducción. Los ácidos nucleicos como el ARN se podrían haber formado entonces más fácilmente dentro de los liposomas que tendrían fuera.

La teoría de arcilla

Algunas arcillas, notablemente montmorillonite, tienen propiedades que los hacen aceleradores plausibles para la aparición de un mundo del ARN: crecen por la autoréplica de su modelo cristalino, son sujetos a un análogo de selección natural (como la arcilla "especie" que se pone la más rápida en un ambiente particular rápidamente se hace dominante), y puede catalizar la formación de moléculas del ARN. Aunque esta idea no se haya hecho el consenso científico, todavía tiene partidarios activos.

La investigación en 2003 relató que montmorillonite también podría acelerar la conversión de ácidos grasos en "burbujas", y que las burbujas podrían encapsular el ARN atado a la arcilla. Las burbujas pueden crecer entonces absorbiendo lípidos adicionales y división. A la formación de las células más tempranas le pueden haber ayudado los procesos similares.

Una hipótesis similar presenta arcillas de hierro y ricas que se autoreproducen como los progenitores de nucleotides, lípidos y aminoácidos.

Último ancestro común

Le creen esa de esta multiplicidad de protocells, sólo una línea sobrevivida. Pruebas phylogenetic corrientes sugieren que el último ancestro común universal (LUCA) vivió durante la eternidad de Archean temprana, quizás 3.5 Ga o antes. Esta célula LUCA es el antepasado de toda la vida en la Tierra hoy. Era probablemente un prokaryote, poseyendo una membrana de la célula y probablemente ribosomes, pero careciendo de un núcleo u organelles ligado a la membrana como el mitochondria o chloroplasts. Como todas las células modernas, usó el ADN como su código genético, ARN para transferencia de información y síntesis de proteínas y enzimas para catalizar reacciones. Algunos científicos creen que en vez de un organismo solo que es el último ancestro común universal, había poblaciones de organismos que cambian genes por la transferencia de genes lateral.

Eternidad de Proterozoic

La eternidad Proterozoic duró de 2.5 Ga a 542 mamá (millón hace unos años). En este período, el cratons se convirtió en continentes con tallas modernas. El cambio en una atmósfera rica en el oxígeno era un desarrollo crucial. La vida se desarrolló de prokaryotes en eukaryotes y formas multicelulares. El Proterozoic vio un par de épocas glaciales severas llamadas Tierras de la bola de nieve. Después de la última Tierra de la Bola de nieve aproximadamente 600 mamá, la evolución de la vida en la Tierra aceleró. Aproximadamente 580 mamá, Ediacara biota formó el preludio para la Explosión Cambrian.

Revolución de oxígeno

Las células más tempranas absorbieron la energía y la comida del ambiente alrededor de ellos. Usaron la fermentación, la avería de compuestos más complejos en compuestos menos complejos con menos energía, y usaron la energía así liberada para crecer y reproducirse. La fermentación sólo puede ocurrir en un ambiente (sin oxígeno) anaerobio. La evolución de fotosíntesis lo hizo posible para células fabricar su propia comida.

La mayor parte de la vida que cubre la superficie de la Tierra depende directamente o indirectamente en la fotosíntesis. La mayor parte de forma común, oxygenic fotosíntesis, gira el dióxido de carbono, el agua y la luz del sol en la comida. Usa la energía de luz del sol de impulsar un recorrido eléctrico que hace moléculas ricas en la energía como ATP, que entonces proporcionan la energía de hacer los azúcares. Para suministrar los electrones en el recorrido, el hidrógeno se quita del agua, dejando el oxígeno como un desecho. Algunos organismos, incluso bacterias moradas y bacterias de azufre verdes, usan una forma de anoxygenic de la fotosíntesis lo que usa alternativas al hidrógeno quitado del agua como donantes de electrones; los ejemplos son el sulfito de hidrógeno, el azufre y el hierro. Tales organismos principalmente se restringen a ambientes extremos como Hot Springs y aberturas hidrotermales.

La forma de anoxygenic más simple se levantó aproximadamente 3.8 Ga, no mucho después del aspecto de la vida. El cronometraje de la fotosíntesis oxygenic es más polémico; había aparecido seguramente por aproximadamente 2.4 Ga, pero algunos investigadores lo aplazan por lo que 3.2 Ga. Éste "probablemente aumentó la productividad global en al menos dos o tres ordenes de magnitud." Entre los remanentes más viejos de la producción del oxígeno los lifeforms son el fósil stromatolites.

Al principio, el oxígeno soltado fue ligado con piedra caliza, hierro y otros minerales. El hierro oxidado aparece como capas rojas en estratos geológicos llamados formaciones de hierro divididas en bandas que se formaron en la abundancia durante el período de Siderian (entre 2500 mamá y 2300 mamá).



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