Free Press

Pokud byste film pustili rychle dopředu, viděli byste spoustu akce a spoustu změn! Viděli byste, že naše planeta prošla během miliard let pozoruhodnými změnami (obrázek 12.3). Vznikla obrovská pohoří, byla zničena a nahrazena novými. Oceány se otevřely a posunuly kolem zeměkoule. Kontinenty se pohybovaly, oddělovaly se od sebe a vzájemně se srážely, až nakonec dosáhly své současné polohy. Život na Zemi se také nesmírně změnil. Zpočátku Země ani nebyla schopna podporovat život. V atmosféře nebyl žádný kyslík a povrch Země byl extrémně horký. Pomalu, v průběhu milionů let, se Země změnila tak, že na ní mohly začít růst rostliny a živočichové. Živé organismy pak Zemi změnily ještě více.

Často rádi využíváme svou představivost a přemýšlíme o tom, jak vypadala Země, když se po ní potulovali dinosauři (obrázek 12.4). Jaké obrazy se vám vybaví, když si vzpomenete na dinosaury? Nyní si představte dobu na Zemi ještě před dinosaury. Představte si dobu, kdy na Zemi ještě nebylo nic živého. Jaké obrazy se vám vybaví nyní? Jak podle vás vypadala Země v době svého vzniku? Tato lekce vám pomůže pochopit, jak Země vznikla, jak vypadala v prvních letech své existence a jak se na Zemi poprvé vyvinul život.

Vyhodnocení předchozích znalostí

Následující otázky jsou řešeny v dalších kapitolách a pomohou vám při práci s tímto učivem. Než budete pokračovat dál, vyhledejte si je.

• Co jsou chemické prvky?
• Jaké podmínky potřebují k životu rostliny a živočichové?
• Co je atmosféra a z čeho se skládá?
• Jak ovlivňuje zvětrávání a eroze Zemi?

Vznik Země a naší sluneční soustavy

Historii vzniku naší sluneční soustavy můžeme sestavit tak, že se podíváme na oblasti, kde se nyní formují jiné hvězdy. Vznik hvězd začíná, když se obří mrak plynu a prachu zhroutí pod vlastní gravitací. Jak se mrak smršťuje, začíná se rychleji otáčet a usazuje se do diskovité struktury. Tyto diskovité objekty (nazývané proplydy) vidíme v mlhovině v Orionu (obrázek 12.13), kde se dnes tvoří nové hvězdy. Většina prachového materiálu disku stéká směrem ke středu, kde se hustota postupně zvyšuje, až obrovský centrální tlak spustí jaderné fúzní reakce a zrodí se hvězda.

Relativně malá část materiálu disku však zůstává v podobě prachových zrn pokrytých ledem. Ledové pláště zrnek se začnou slepovat a nakonec vyrostou do metrových kamenných balvanů zvaných planetesimály. Planetesimály se srážejí a akretují do větších těles o průměru desítek kilometrů zvaných protoplanety. Jakmile protoplanety uvolní mezeru v disku, stanou se z nich plnohodnotné planety a jejich dráhy se začnou stabilizovat (obrázek 12.6).

Proces vzniku planet je chaotický. Ne všechny planetesimály jsou akreovány na planety. Miliony planetesimál zůstávají jako zbytky úlomků a nyní jsou z nich planetky a ledem obalené komety v naší sluneční soustavě. V prvních sto milionech let po vzniku Slunce byly srážky mezi zbytky planetesimál a planetami běžné. Důkazy o silném bombardování planetesimálami vidíme na povrchu Měsíce a Merkuru (Obrázek 12.7 a Obrázek 12.8).

Stejné typy srážek by se odehrály i na povrchu Země, avšak erozní procesy všechny tyto srážky s výjimkou těch nejnovějších vymazaly. Na obrázku 12.9 je zachycen meteorický kráter v Arizoně.

Přibližně 100 milionů let po vzniku Slunce gravitace planet a měsíců v naší sluneční soustavě smetla většinu planetek. Miliony těchto objektů však stále zůstávají na gravitačně stabilních oběžných drahách v hlavním pásu planetek sluneční soustavy, v Trojském pásu planetek nebo mimo Neptun a Pluto v Kuiperově pásu. Na následujícím náčrtku je znázorněna poloha největší zásobárny asteroidů v dnešní sluneční soustavě (obrázek 12.10).

Země je jediným objektem v naší sluneční soustavě, o kterém je známo, že podporuje život (obrázek 12.11). Dnes je na Zemi známo více než 1 milion druhů rostlin a živočichů.

Materiály, které se spojily a vytvořily Zemi, byly složeny z několika různých chemických prvků. Každý prvek má jinou hustotu, definovanou jako hmotnost na objem. Hustota popisuje, jak je předmět těžký v porovnání s tím, kolik prostoru předmět zabírá. Po počátečním vzniku Země klesly hustší prvky do jejího středu. Lehčí prvky stoupaly k povrchu. Něco podobného jste pravděpodobně viděli, pokud jste někdy míchali olej a vodu v láhvi. Voda je hustší než olej. Když dáte obojí do láhve, protřepete ji a pak ji necháte chvíli stát, voda se usadí na dně a olej vystoupá nad hladinu vody.

Dnes se Země skládá z vrstev, které představují různé hustoty (obrázek 12.12). Střed Země se nazývá její jádro. Jádro je tvořeno velmi hustými kovovými prvky zvanými železo a nikl. Nejvzdálenější vrstvou Země je její kůra. Zemská kůra je tvořena převážně lehkými prvky, jako je křemík, kyslík a hliník. Více informací o jednotlivých vrstvách Země je uvedeno v lekci o deskové tektonice.

Vznik zemské atmosféry

Raná Země se velmi lišila od naší dnešní Země. Raná Země zažívala časté dopady asteroidů a meteoritů a měla mnohem častější sopečné erupce. První miliardu let na Zemi neexistoval život, protože atmosféra nebyla pro život vhodná. První atmosféra Země měla hodně vodní páry, ale téměř žádný kyslík. Později se díky častým sopečným erupcím dostalo do ovzduší několik různých plynů (obrázek 12.13). Tyto plyny vytvořily pro Zemi nový typ atmosféry. Sopečné erupce vyvrhly do atmosféry plyny jako dusík, oxid uhličitý, vodík a vodní páru – ale žádný volný kyslík. Bez kyslíku toho na Zemi mohlo žít ještě velmi málo.

Dva procesy pomalu změnily zemskou atmosféru na atmosféru bohatší na kyslík, jakou máme dnes. Nejprve záření ze Slunce způsobilo rozštěpení molekul vodní páry. Nezapomeňte, že molekula vody se skládá z prvků vodíku a kyslíku neboli H2O. Sluneční záření rozdělilo některé molekuly vody na vodík a kyslík. Vodík unikl zpět do vesmíru. Kyslík se nahromadil v atmosféře. Druhým procesem, který změnil ranou atmosféru Země, byla fotosyntéza (obrázek 12.14). Asi před 2,4 miliardami let se na rané Zemi vyvinul druh organismu zvaný sinice, který začal provádět fotosyntézu. Fotosyntéza využívá oxid uhličitý a energii ze Slunce k výrobě cukru a kyslíku. Sinice byly velmi jednoduché organismy, ale plnily důležitou úlohu při změně rané zemské atmosféry. Prováděly fotosyntézu, aby získaly materiály, které potřebovaly ke svému růstu. Přitom vylučovaly do atmosféry kyslík.

Kyslík v atmosféře je pro život důležitý ze dvou hlavních důvodů. Za prvé, kyslík tvoří ozónovou vrstvu. Ozonová vrstva se nachází v horní části atmosféry a je tvořena molekulami O3 – zvláštním typem molekul kyslíku. Blokuje škodlivé sluneční záření a zabraňuje mu proniknout na zemský povrch. Bez ozonové vrstvy by intenzivní sluneční záření pronikalo na povrch rané Země a téměř by znemožňovalo život. Za druhé, kyslík v atmosféře je nezbytný pro dýchání živočichů, včetně lidí. Žádní živočichové by v rané zemské atmosféře nemohli dýchat. V této rané době však na Zemi pravděpodobně žilo několik druhů bakterií. Byly by anaerobní, což znamená, že ke svému životu nepotřebovaly kyslík.

Prvních několik miliard let historie Země žily na Zemi velmi jednoduché buňky. Některé z nejstarších fosilií složitějších organismů pocházejí z doby před asi 2 miliardami let. Nacházejí se v Austrálii.

Kromě změn života a atmosféry došlo od vzniku Země i k dalším změnám. Při raných sopečných erupcích na Zemi se do atmosféry uvolňovalo velké množství vodní páry. Vodní pára pomalu kondenzovala a vracela se na zemský povrch ve formě dešťových srážek. Tím vznikly oceány. Voda začala na Zemi kolovat a události jako deště a bouře dále začaly měnit zemský povrch zvětráváním a erozí. Podrobnější informace o koloběhu vody na Zemi najdete v kapitole Sladká voda na Zemi.

Kontinenty se nacházely na zcela jiných místech než nyní. Vědci nevědí, jak přesně vypadala zemská pevnina po prvním vzniku planety. Vědí však, že Severní Amerika a Grónsko tvořily asi před 1,8 miliardy let jednu obrovskou pevninu zvanou Laurentia. Přibližně před 1 miliardou let se Antarktida mohla nacházet blízko rovníku, i když se nyní nachází na jižním pólu Země. Dnes se zemské kontinenty i nadále pomalu posouvají kolem zeměkoule.

Shrnutí lekce

• Země vznikla před více než 4 miliardami let spolu s ostatními planetami naší sluneční soustavy.
• Raná Země neměla ozónovou vrstvu a byla pravděpodobně velmi horká. Raná Země také neměla volný kyslík.
• Bez kyslíkové atmosféry mohlo na rané Zemi žít jen velmi málo věcí. Anaerobní bakterie byly pravděpodobně prvními živými tvory na Zemi.
• Raná Země neměla oceány a byla často zasahována meteority a asteroidy. Docházelo také k častým sopečným erupcím. Sopečné erupce uvolňovaly vodní páru, která se nakonec ochladila a vytvořila oceány.
• Atmosféra se pomalu stávala bohatší na kyslík, protože sluneční záření štěpilo molekuly vody a sinice zahájily proces fotosyntézy. Nakonec se atmosféra stala takovou, jaká je dnes a je bohatá na kyslík.
• První složité organismy na Zemi se poprvé vyvinuly asi před 2 miliardami let.

Otázky k opakování

1. Popiš, jak se jednotlivé vrstvy Země liší podle hustoty. Kdy se materiály, z nichž je Země složena, oddělily podle hustoty?
2. Vysvětlete dva důvody, proč je pro život na Zemi důležitá atmosféra bohatá na kyslík.
3. Vědci se domnívají, že ozonová vrstva Země se zmenšuje v důsledku lidské činnosti a znečištění ovzduší. Jaký vliv to může mít na formy života na Zemi?
4. Popsat úlohu sinic při změně atmosféry na počátku existence Země.
5. Vyjmenovat tři způsoby, jak se Země dnes liší od doby, kdy vznikla.
6. Předpokládat, že Země byla v době svého vzniku mnohem chladnější. V čem by bylo zemské nitro jiné než dnes?“

Slovníček

atmosféra Směs plynů, která obklopuje Zemi a obsahuje vzduch, který dýcháme. kondenzovaná Ochlazená a změněná z vodní páry na kapalnou vodu. hustota Hustota znamená hmotnost na jednotku plochy. molekuly Nejmenší možné množství chemické látky. záření Energie vyzařovaná Sluncem. druh Skupina živých organismů, které mají podobné vlastnosti. voda Pára Voda v plynném skupenství.

Body k zamyšlení

• Jak se život na Zemi vyvíjel od jednoduchých bakterií ke složitějším organismům?
• Kdy se na Zemi objevily složité organismy, jako jsou ryby, plazi a savci?
• Kdy se poprvé vytvořily hlavní rysy Země, které známe dnes?