การกำเนิด

วัตถุแรกเริ่มที่สุดที่พบในระบบสุริยะมีอายุย้อนหลังไปถึง 4.5672±0.0006 พันล้านปีก่อน[56] โลกยุคแรกเริ่มถือกำเนิดขึ้นเมื่อ 4.54±0.04 พันล้านปีก่อน[30] มีการก่อกำเนิดและวิวัฒนาการของวัตถุต่าง ๆ ในระบบสุริยะร่วมกับดวงอาทิตย์ ตามทฤษฎีแล้วเนบิวลาสุริยะแยกส่วนอาณาบริเวณหนึ่งออกจากเมฆโมเลกุลโดยการยุบตัวจากแรงโน้มถ่วง ซึ่งเริ่มหมุนและแบนลงเป็นจานรอบดาวฤกษ์ จากนั้นดาวเคราะห์ต่าง ๆ เกิดขึ้นจากจานนั้นพร้อมกับดวงอาทิตย์ ในเนบิวลาประกอบด้วยก๊าซ เม็ดน้ำแข็ง และฝุ่น (รวมทั้งนิวไคลด์แรกกำเนิด) ตามทฤษฎีเนบิวลา พลาเนตติซิมัล (planetesimal) หรือวัตถุแข็งที่จะก่อกำเนิดดาวเคราะห์ เกิดขึ้นจากการงอกพอกพูน โดยโลกบรรพกาลใช้เวลาก่อกำเนิด 10–20 ล้านปี[57]

ดวงจันทร์กำเนิดขึ้นเมื่อประมาณ 4.53 พันล้านปีก่อน[58] การกำเนิดของดวงจันทร์ยังเป็นหัวข้อการวิจัยในปัจจุบัน สมมติฐานนำกล่าวว่าดวงจันทร์ถือกำเนิดขึ้นโดยการพอกพูนจากวัตถุที่หลุดออกจากโลกหลังจากโลกถูกวัตถุขนาดใหญ่เท่าดาวอังคารชื่อว่า เธีย (Theia) พุ่งเข้าชน[59] แบบจำลองนี้กะว่ามวลของเธียคิดเป็นประมาณร้อยละ 10 ของมวลโลก[60] พุ่งเข้าชนโลกในลักษณะแฉลบและมวลบางส่วนรวมเข้ากับโลก[61] ในระหว่างเวลาประมาณ 4.1 และ 3.8 พันล้านปีก่อน ดาวเคราะห์น้อยจำนวนมากพุ่งชนระหว่างการระดมชนหนักครั้งสุดท้าย ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างใหญ่หลวงกับบริเวณพื้นที่ผิวส่วนใหญ่ของดวงจันทร์รวมทั้งโลก

ประวัติทางธรณีวิทยา

บรรยากาศโลกและมหาสมุทรประกอบขึ้นจากกัมมันตภาพภูเขาไฟและกระบวนการปล่อยก๊าซ (outgassing) ไอน้ำจากสองแหล่งดังกล่าวควบแน่นเป็นมหาสมุทร รวมกับน้ำและน้ำแข็งที่มากับดาวเคราะห์น้อย ดาวเคราะห์ก่อนเกิด และดาวหาง[62] ตามแบบจำลองนี้ "ก๊าซเรือนกระจก" ในบรรยากาศช่วยรักษามหาสมุทรไม่ให้เยือกแข็งเมื่อดวงอาทิตย์ที่เพิ่งก่อกำเนิดยังมีความสว่างเพียงร้อยละ 70 เทียบกับปัจจุบัน[63] ราว 3.5 พันล้านปีก่อน เกิดสนามแม่เหล็กโลกซึ่งช่วยปกป้องบรรยากาศไม่ให้ถูกลมสุริยะพัดพาไป[64]

เปลือกโลกก่อรูปขึ้นเมื่อชั้นนอกที่หลอมเหลวของโลกเย็นตัวลงจนอยู่ในสถานะแข็ง มีแบบจำลองสองแบบจำลอง[65] ที่อธิบายการเกิดขึ้นของแผ่นดินโดยแบบจำลองหนึ่งเสนอว่า แผ่นดินค่อย ๆ เกิดขึ้นจนมีรูปร่างดังในปัจจุบัน[66] อีกแบบจำลองหนึ่งซึ่งอาจเป็นไปได้มากกว่า เสนอว่าแผ่นดินเติบโตอย่างรวดเร็ว[67] ตั้งแต่ช่วงแรก ๆ ในประวัติศาสตร์โลก[68] อันเนื่องมาจากการดำรงอยู่มาต่อเนื่องยาวนานของพื้นที่ส่วนทวีป[69][70][71] ทวีปต่าง ๆ เกิดขึ้นโดยการแปรสัณฐานแผ่นธรณีภาคซึ่งเป็นกระบวนการที่มีสาเหตุจากการสูญเสียความร้อนของบริเวณภายในของโลกอย่างต่อเนื่อง ตามมาตรเวลากว่าหลายร้อยล้านปี มีการรวมมหาทวีปแล้วแยกออกจากกัน ประมาณ 750 ล้านปีก่อน มหาทวีปแรก ๆ ที่ทราบชื่อโรดิเนียเริ่มแตกออกจากกัน ต่อมาทวีปทั้งหลายกลับมารวมกันเป็นมหาทวีปแพนโนเชียเมื่อราว 600–540 ล้านปีก่อน และสุดท้ายคือมหาทวีปแพนเจียซึ่งก็แยกออกจากกันเมื่อราว 180 ล้านปีก่อน[72]

รูปแบบปัจจุบันของยุคน้ำแข็งเริ่มขึ้นเมื่อประมาณ 40 ล้านปีก่อนแล้วทวีความรุนแรงขึ้นระหว่างสมัยไพลสโตซีนเมื่อราว 3 ล้านปีก่อน ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมาบริเวณละติจูดสูง ๆ เผชิญกับวัฏจักรการเกิดของธารน้ำแข็งสลับกับการละลายแบบเวียนซ้ำโดยอุบัติซ้ำในทุก ๆ 40,000–100,000 ปี การเปลี่ยนสภาพโดยธารน้ำแข็งของทวีปครั้งสุดท้ายสิ้นสุดลงเมื่อประมาณ 10,000 ปีก่อน[73]

วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต

คาดกันว่าปฏิกิริยาเคมีพลังงานสูงทำให้เกิดโมเลกุลที่สามารถถ่ายแบบตนเองได้เมื่อราวสี่พันล้านปีก่อน อีกครึ่งพันล้านปีต่อมา เกิดบรรพบุรุษร่วมสุดท้ายของสรรพชีวิต[74] วิวัฒนาการของการสังเคราะห์ด้วยแสงทำให้บรรดาสิ่งมีชีวิตสามารถเก็บเกี่ยวพลังงานจากดวงอาทิตย์ได้โดยตรง ออกซิเจนในรูปโมเลกุล (O2) ที่เกิดจากการสังเคราะห์ด้วยแสงมีการสะสมในบรรยากาศ และด้วยผลกระทบจากรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์จึงได้ก่อชั้นเกราะโอโซน (O3) ขึ้นในบรรยากาศเบื้องบน[75] การรวมเซลล์ขนาดเล็กในเซลล์ที่ใหญ่กว่าทำให้เกิดพัฒนาการของเซลล์ซับซ้อนเรียกว่า ยูแคริโอต[76] สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่แท้จริงเกิดขึ้นเมื่อเซลล์ต่าง ๆ ภายในโคโลนีมีการแบ่งหน้าที่เฉพาะมากขึ้น เนื่องจากชั้นโอโซนช่วยดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตอันเป็นอันตรายออกไป สิ่งมีชีวิตจึงอยู่อาศัยได้บนพื้นผิวโลก[77] หลักฐานทางบรรพชีวินแรก ๆ ของสิ่งมีชีวิตบนโลกคือ ซากดึกดำบรรพ์ผืนจุลชีพที่พบในหินทรายอายุ 3.48 พันล้านปีในออสเตรเลียตะวันตก[78][79] แกรไฟต์ชีวภาพในชั้นหินตะกอนแปรอายุเก่าแก่ประมาณ 3.7 พันล้านปีค้นพบในกรีนแลนด์ตะวันตก[80] หลักฐานโดยตรงของสิ่งมีชีวิตบนโลกอย่างแรกอยู่ในหินออสเตรเลียอายุ 3.45 พันล้านปีที่แสดงซากดึกดำบรรพ์ของจุลินทรีย์[81][82]

ระหว่างมหายุคนีโอโปรเทอโรโซอิก (750 และ 580 ล้านปีก่อน) บริเวณส่วนใหญ่ของโลกถูกน้ำแข็งปกคลุม สมมติฐานนี้ชื่อ "โลกก้อนหิมะ" และมีความน่าสนใจเป็นพิเศษเนื่องจากเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นก่อนการระเบิดแคมเบรียน เมื่อสิ่งมีชีวิตมีความซับซ้อนเพิ่มขึ้นอย่างสำคัญ[83] นับจากการระเบิดแคมเบรียนราว 535 ล้านปีก่อน เกิดการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตครั้งใหญ่ห้าครั้ง[84] เหตุการณ์สูญพันธุ์ครั้งล่าสุดเกิดขึ้นเมื่อ 66 ล้านปีก่อนเมื่อการพุ่งชนของดาวเคราะห์น้อยเป็นเหตุให้เกิดการสูญพันธุ์ของไดโนเสาร์ (ที่ไม่ใช่นก) และสัตว์เลื้อยคลานขนาดใหญ่อื่น ๆ แต่สัตว์ขนาดเล็กบางส่วนเหลือรอดมาได้เช่นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมซึ่งมีลักษณะคล้ายหนู ตลอด 66 ล้านปีต่อมา สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมได้แตกแขนงออกไปมากมาย และเมื่อหลายล้านปีที่แล้ว สัตว์คล้ายลิงใหญ่ไม่มีหางแอฟริกา เช่น Orrorin tugenensis มีความสามารถยืนด้วยลำตัวตั้งตรง[85] ทำให้สามารถใช้เครื่องมือและเกื้อหนุนการสื่อสารระหว่างกัน นำมาซึ่งโภชนาการและการกระตุ้นที่จำเป็นสำหรับสมองขนาดใหญ่ขึ้น นำไปสู่วิวัฒนาการของเผ่าพันธุ์มนุษย์ การพัฒนาเกษตรกรรมและอารยธรรมในเวลาต่อมา ช่วยให้มนุษย์มีอิทธิพลต่อโลกและธรรมชาติ และมีจำนวนของสิ่งมีชีวิตอื่นซึ่งยังมีผลมาจนทุกวันนี้[86]

อนาคต

อนาคตระยะยาวที่คาดหมายของโลกนั้นเกี่ยวข้องกับอนาคตของดวงอาทิตย์ ความสว่างของดวงอาทิตย์จะเพิ่มขึ้นอีกร้อยละ 10 ในอีก 1.1 พันล้านปี และร้อยละ 40 เมื่อตลอดเวลา 3.5 พันล้านปีถัดจากนั้น[87] การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิพื้นผิวโลกจะเร่งวัฏจักรคาร์บอนอนินทรีย์ ลดความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์จนพืชไม่สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ (10 ส่วนในล้านส่วนในพืชที่สังเคราะห์ด้วยแสงแบบซี4) ในระยะเวลาประมาณ 500–900 ล้านปีข้างหน้า[88] การขาดแตลนพืชจะส่งผลกระทบให้ออกซิเจนหายไปจากบรรยากาศ ทำให้สัตว์อยู่ไม่ได้[89] คล้อยหลังไปอีกพันล้านปีปริมาณน้ำทั้งหมดบนผิวโลกจะสูญสิ้น[90] และอุณหภูมิเฉลี่ยของโลกจะพุ่งขึ้นไปถึง 70 องศาเซลเซียส[89] คาดหมายว่าโลกจะพออยู่อาศัยได้อีกประมาณ 500 ล้านปีนับจากจุดนั้น[88] หรืออาจยืดออกไปถึง 2.3 พันล้านปีถ้าไนโตรเจนหมดไปจากบรรยากาศ[91] แม้ว่าดวงอาทิตย์จะมีอายุนิรันดร์และมีความเสถียร กว่าร้อยละ 27 ของน้ำในมหาสมุทรปัจจุบันก็จะไหลสู่เนื้อโลกในเวลาหนึ่งพันล้านปี เนื่องจากไอน้ำที่ปะทุออกมาจากสันกลางมหาสมุทรลดลง[92]

ดวงอาทิตย์จะวิวัฒนาการเป็นดาวยักษ์แดงในราว 5 พันล้านปีข้างหน้า แบบจำลองทำนายว่าดวงอาทิตย์จะขยายตัวออกประมาณ 1 หน่วยดาราศาสตร์ 150,000,000 กิโลเมตร หรือประมาณ 250 เท่าของรัศมีปัจจุบัน[87][93] ชะตาของโลกนั้นยังไม่ชัดเจนนัก เมื่อเป็นดาวยักษ์แดงแล้วดวงอาทิตย์จะสูญเสียมวลไปประมาณร้อยละ 30 ดังนั้นหากปราศจากผลจากฤทธิ์ไทด์ โลกจะเคลื่อนไปโคจรห่างจากดวงอาทิตย์ 1.7 หน่วยดาราศาสตร์ (250,000,000 กิโลเมตร) เมื่อดาวมีรัศมีมากที่สุด สิ่งมีชีวิตที่ยังเหลืออยู่เกือบทั้งหมดหรือทั้งหมดก็จะถูกทำลายจากความสว่างที่เพิ่มขึ้นของดวงอาทิตย์ (เพิ่มขึ้นสูงสุดที่ประมาณ 5,000 เท่าจากระดับปัจจุบัน)[87] การจำลองในปี ค.ศ. 2008 ชี้ว่า สุดท้ายวงโคจรของโลกจะเสื่อมสลายอันเนื่องมาจากผลจากแรงไทด์ และลากเอาโลกให้ตกเข้าสู่บรรยากาศของดวงอาทิตย์ที่เป็นยักษ์แดงนั้นแล้วก็ระเหยไปจนหมดสิ้น[93]