Lịch sử Trái Đất

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Hình ảnh Trái đất chụp năm 1972.

Lịch sử Trái đất trải dài khoảng 4,55 tỷ năm, từ khi Trái Đất hình thành từ Tinh vân mặt trời cho tới hiện tại. Bài viết này đưa ra một khái quát chung, tóm tắt những lý thuyết khoa học được nhiều người công nhận hiện tại.

Trong bài này, để giúp độc giả dễ tưởng tượng, toàn bộ lịch sử Trái Đất được miêu tả trong một khoảng thời gian tượng trưng bằng 24 giờ. Thời điểm bắt đầu là 0 giờ, chính xác vào 4,55 tỷ năm trước, và kết thúc, 24 giờ, ở thời điểm hiện tại. Mỗi giây tượng trưng trong khoảng thời gian này tương đương với khoảng 53.000 năm.

Vụ nổ lớn và nguồn gốc của vũ trụ, được ước tính đã xảy ra khoảng 13,7 tỷ năm trước^[1], tương đương với việc ta lấy mốc của nó là ba ngày trước đây - hai ngày trước khi chiếc đồng hồ của riêng chúng ta (hệ mặt trời) bắt đầu chuyển động.

[sửa] Nguồn gốc

Minh họa đĩa tiền hành tinh đang hình thành quanh một hệ sao đôi.

Bài chính: Lịch sử Hệ Mặt Trời và Hành tinh

Trái Đất được hình thành cùng với Hệ Mặt Trời từ khi Hệ Mặt Trời ban đầu tồn tại như một đám mây bụi và khí lớn, quay tròn, gọi là tinh vân Mặt Trời. Tinh vân này gồm hydro và heli được tạo ra từ Vụ Nổ Lớn, và những nguyên tố hóa học nặng hơn khác được tạo ra từ các ngôi sao đã chết. Sau đó, vào khoảng 4,6 tỷ năm trước (mười lăm đến ba mươi phút trước khi chiếc đồng hồ tưởng tượng của chúng ta bắt đầu chạy), có thể một ngôi sao ở gần đó bắt đầu trở thành một siêu tân tinh. Vụ nổ gây sóng chấn động về hướng tinh vân Mặt Trời và làm nó bị nén vào. Vì đám mây tiếp tục quay, lực hấp dẫn và quán tính làm đám mây trở nên phẳng như hình dạng một cái đĩa, vuông góc so với trục quay của nó. Đa phần khối lượng tập trung ở giữa và bắt đầu nóng lên. Lúc ấy, khi trọng lực làm cho vật chất cô đặc lại xung quanh các hạt bụi vật chất, phần còn lại của đĩa bắt đầu tan rã thành những vành đai. Các mảnh nhỏ va chạm vào nhau và tạo thành những mảnh lớn hơn..^[2] Những mảnh nằm trong tập hợp nằm cách trung tâm khoảng 150 triệu kilômét tạo thành Trái Đất. Khi Mặt Trời ngày càng đặc lại, nó nóng lên, phản ứng hạt nhân bùng nổ và tạo nên gió Mặt Trời thổi bay đa phần những vật chất ở trong đĩa vẫn còn chưa bị cô đặc vào những tập hợp vật chất lớn hơn.

[sửa] Mặt Trăng

Hoạt hình (không theo tỉ lệ) về Theia hình thành tại điểm L₅ của Trái đất, sau đó bị mất ổn định bởi trọng lực, lao vào Trái đất hình thành nên Mặt trăng. Quan sát từ Nam cực.

Bài chính: Mặt Trăng và Giả thuyết sự va chạm dữ dội

Nguồn gốc của Mặt trăng hiện nay còn chưa chắc chắn, mặc dù đa số bằng chứng tồn tại ủng hộ giả thuyết sự va chạm dữ dội. Trái đất có thể không phải là hành tinh duy nhất được tạo thành ở khoảng cách 150 triệu kilô mét từ Mặt trời. Một giả thuyết cho rằng một tập hợp vật chất khác với khoảng cách 150 triệu kilô mét từ cả Trái đất và Mặt trời, ở điểm Lagrange thứ tư hay thứ năm. Hành tinh này được gọi là Theia, nó được cho là nhỏ hơn so với Trái đất lúc đó, có lẽ có cùng kích thước và khối lượng như Sao Hoả. Quỹ đạo của nó ban đầu là ổn định nhưng về sau khi Trái đất ngày càng có khối lượng lớn hơn khi thu thập thêm vật chất ở xung quanh, thì quỹ đạo của Theia trở nên bất ổn định. Theia đu đưa tới lui theo Trái đất cho tới khi, cuối cùng, cách nay khoảng 4.533 tỷ năm^[3] (có lẽ 12:05 buổi sáng theo giờ cái đồng hồ của chúng ta), nó va chạm vào Trái đất theo một góc thấp và chéo. Tốc độ chậm và góc nhỏ không đủ để nó tiêu diệt Trái đất, nhưng một tỷ lệ lớn lớp vỏ của nó bị bắn ra. Những phần tử nặng từ Theia chìm sâu vào vỏ Trái đất, trong khi những phần còn lại và vật chất phóng ra tập hợp lại thành một vật thể duy nhất trong vài tuần. Dưới ảnh hưởng của trọng lực của chính nó, có lẽ trong một năm, nó trở thành một vật thể có hình cầu: là Mặt trăng.^[4] Sự va chạm cũng được ho rằng đã làm thay đổi trục của Trái đất làm nó nghiêng đi 23.5°, trục quay nghiêng gây ra mùa trên Trái đất. (Một hình thức lý tưởng và đơn giản về nguồn gốc hành tinh sẽ có các trục nghiêng 0° và không gây ra mùa.) Có thể nó cũng đã làm tốc độ quay của Trái đất tăng thêm và khởi động những kiến tạo địa tầng.

[sửa] Liên đại Hỏa Thành (Thái Viễn Cổ)

Bài chính: Liên đại Hỏa Thành

Những vụ phun trào núi lửa diễn ra thường xuyên trong buổi đầu lịch sử Trái đất.

Trái đất buổi ban đầu, ở thời gian Liên đại Hỏa Thành hay Thái Viễn Cổ, rất khác biệt so với Trái đất của chúng ta ngày nay. Trái đất không có các đại dương và cũng không có ôxi trên khí quyển. Hành tinh luôn bị bắn phá bởi các tiểu hành tinh và các vật chất khác còn sót lại sau khi hình thành nên hệ mặt trời. Cuộc bắn phá dữ dội này, cộng với sức nóng từ sự phân chia kích hoạt phóng xạ, sức nóng còn sót lại, sức nóng từ áp lực co ngót, làm cho hành tinh ở giai đoạn này hầu như bị nấu chảy ra. Những vật chất nặng chìm vào tâm trong khi những vật chất nhẹ hơn nổi lên bề mặt, tạo ra nhiều lớp của Trái đất (xem “Kết cấu Trái đất”). Khí quyển ban đầu của Trái đất có thể gồm những vật liệu bao quanh bên ngoài từ tinh vân mặt trời, đặc biệt là các khí nhẹ như hydro và heli, nhưng gió mặt trời và chính nhiệt lượng của Trái đất cỏ thể đã thổi bay khí quyển đó. Bề mặt dần lạnh đi, tạo nên vỏ cứng trong vòng 150 triệu năm (khoảng 12:45 buổi sáng theo đồng hồ của chúng ta)^[5]. Hơi nước thoát ra từ lớp vỏ khi các khí gas bị núi lửa phun lên, tạo cho Trái đất một khí quyển thứ hai. Nước được cung cấp thêm từ những cuộc va chạm của sao băng. Hành tinh lạnh đi. Các đám mây được tạo thành. Mưa tạo nên các biển trong vòng 750 triệu năm (3.8 tỷ năm trước, khoảng 4:00 giờ sáng theo đồng hồ của chúng ta), nhưng cũng có thể sớm hơn. (Những bằng chứng gần đây cho thấy các đại dương có thể đã bắt đầu được tạo nên từ 4.2 tỷ năm trước—1:50 sáng theo đồng hồ của chúng ta.)^[6] Khí quyển mới có lẽ có chứa amoniac, metan, hơi nước, carbon dioxít, và nitơ, cũng như một lượng nhỏ các chất khí. Hoạt động núi lửa tăng lên, và vì không có một lớp ozone để ngăn cản, bức xạ tia cực tím thâm nhập khắp bề mặt Trái đất.

Bảng dưới cho biết các niên đại mà Trái Đất đã trải qua từ Liên đại Hỏa Thành.

[sửa] Khởi nguồn sự sống

The replicator in virtually all known life is deoxyribonucleic acid. DNA is far more complex than the original replicator and its replication systems highly elaborate.

Bài chính: Nguồn gốc sự sống

Các chi tiết về nguồn gốc sự sống vẫn còn chưa được khám phá, mặc dù các nguyên lý rộng đã được lập nên. Một thiểu số các nhà khoa học tin rằng cuộc sống, hay ít nhất là các thành phần hữu cơ, có thể đã tới Trái đất từ vũ trụ (xem “Thuyết tha sinh”); tuy vậy, những cơ cấu theo đó sự sống có thể được phát sinh được tin là tương tự với những sự sống có nguồn gốc trên trái đất.^[7] Đa số các nhà khoa học tin rằng sự sống có nguồn gốc Trái đất, nhưng thời gian của sự kiện này rất khác biệt - có lẽ là vào khoảng 4 tỷ năm trước (khoảng 3:00 giờ sáng theo đồng hồ của chúng ta).^[8] Vì một lý do chưa xác định, trong sự hoạt động hóa học mạnh mẽ thời kỳ đầu của Trái đất, một phân tử (hay thậm chí là một thứ gì khác) đã có khả năng tự phân chia thành các bản sao của chính nó. Bản chất của phân tử này vẫn còn chưa được biết tới, từ đó các chức năng của nó được truyền lại cho các thế hệ bản sao về sau này, DNA. Khi tự mô phỏng, bản sao không phải bao giờ cũng thể hiện chính xác tương tự như thế hệ trước: một số bản sao có chứa "lỗi". Nếu sự thay đổi tiêu diệt khả năng tự mô phỏng của phân tử, thì nó sẽ mất đi, và con đường phát triển bị "tắt ngấm". Nếu không, một số thay đổi hiếm hoi sẽ làm cho phân tử được mô phỏng và được tái tạo một cách nhanh chóng hơn và với khả năng tốt hơn: những "dòng dõi" đó sẽ trở nên đông đảo và "thành công" hơn. Khi sự lựa chọn các vật liệu thô ("thức ăn") trở nên thiếu thốn, các dòng dõi sau đó có thể khai thác các nguyên liệu khác, hay có lẽ là học cách tiến triển của các kiểu dòng dõi khác, và trở nên đông đảo hơn.^[9]

Nhiều kiểu phát triển khác nhau đã được đưa ra nhằm giải thích tại sao một bản sao lại có thể phát triển hơn. Nhiều bản sao đã được thử nghiệm, gồm cả các hóa chất hữu cơ như các protein hiện đại của các acid nucleic, phospholipid, crystal,^[10] hay thậm chí các hệ lượng tử.^[11] Hiện nay không có phương pháp nào có thể xác định kiểu nào trong số các kiểu trên, nếu có, là tương thích nhất với nguồn gốc sự sống trên Trái đất. Một trong những lý thuyết trước kia, và là một lý thuyết đã chứng minh là đúng đắn về một số mặt, sẽ được đem ra làm ví dụ về việc tại sao quá trình này có thể xảy ra. Năng lượng cao từ các núi lửa, sét, và bức xạ tia cực tím có thể làm cho các phản ứng hóa học tạo ra nhiều phân tử phức tạp hơn từ các hợp chất đơn giản như methan và amoniắc.^[12] Trong số chúng có nhiều hợp chất hữu cơ đơn giản là những nguyên tố căn bản của sự sống. Khi số lượng của những “hợp chất hữu cơ” đó tăng lên, các phân tử khác nhau phản ứng lẫn nhau. Thỉnh thoảng các phân tử phức tạp hơn có thể tạo thành các cơ thể sống, tạo ra một tổ chức để tập hợp và tập trung các vật chất hữu cơ.^[13] Sự hiện diện của một số phân tử có thể làm tăng tốc một phản ứng hóa học. Tất cả chúng tiếp diễn trong một thời gian dài, với các phản ứng thường hay ít xảy ra ngẫu nhiên, tới khi nó may mắn tạo nên một phân tử mới: phân tử tái tạo. Nó có tính chất kỳ dị thúc đẩy các phản ứng hóa học tạo thành bản sao của chính nó, và tiến trình phát triển thực sự bắt đầu. Các lý thuyết khác đưa ra các kiểu tái tạo khác. Trong bất kỳ trường hợp nào, DNA chiếm vai trò chức năng của các phần tử tái tạo; tất cả các hình thức sự sống từng được biết (ngoại trừ một số loại virus) sử dụng DNA làm hình thức tái tạo của chúng trong hầu hết phương pháp tái tạo.

[sửa] Tế bào đầu tiên

Một đoạn nhỏ của một màng tế bào. Màng tế bào hiện đại này phức tạp hơn rất nhiều so với lớp phospholipid kép đơn giản nguyên thuỷ (hình cầu nhỏ màu xanh có hai đuôi). Các protein và hyđrat cacbon giữ nhiều vai trò trong điều chỉnh sự chuyển hóa nguyên liệu từ qua màng và trong phản ứng lại với môi trường.

Sự sống hiện đại có nguyên liệu tái tạo được đóng gói gọn bên trong một màng tế bào. Tìm hiểu nguồn gốc màng tế bào dễ dàng hơn so với việc tìm hiểu nguồn gốc chất tái tạo, bởi vì các phân tử phospholipid tạo thành màng tế bào thường ở dạng hai lớp (bilayer) tự sinh khi được đặt trong nước. Dưới một số điều kiện, nhiều quả cầu như vậy có thể được hình thành (xem “Lý thuyết bong bóng”).^[14] Vẫn chưa biết được liệu quá trình này diễn ra trước hay sau khởi nguồn của chất tái tạo (hay có lẽ nó từng là chất tái tạo). Thuyết phổ biến nhất cho rằng chất tái tạo, có lẽ RNA tới lúc ấy (lý thuyết thế giới RNA), cùng bộ máy tái tạo của nó và có lẽ cả các biomolecules khác đã có tham gia vào quá trình. Các tiền tế bào ban đầu có lẽ đã đơn giản vỡ ra khi chúng phát triển quá lớn; những thứ bên trong có lẽ đã xâm lấn sang các “bong bóng” khác. Các protein làm ổn định màng, hay sau này giúp vào quá trình phân chia có trật tự, đã thúc đẩy quá trình tăng trưởng của các tế bào đó. RNA cũng có thể là một ứng cử viên của một chất tái tạo ban đầu bởi vì nó vừa có thể lưu giữ thông tin di truyền vừa làm xúc tác cho các phản ứng. Ở một số mặt, DNA đã chiếm giữ vai trò lưu giữ di truyền của RNA, và các protein được gọi là enzym chiếm vai trò xúc tác, để RNA chuyển thông tin và điều chỉnh quá trình này. Ngày càng có nhiều người tin rằng những tế bào ban đầu đó có thể đã tham gia cùng với các chất thoát từ miệng núi lửa dưới đáy biển được gọi là "black smoker".^[15] or even hot, deep rocks.^[16] Tuy nhiên, mọi người tin rằng trong vô số những tế bào hay những tiền tế bào này chỉ có một còn sống sót. Những bằng chứng hiện nay cho thấy vị tổ tiên của thế giới đã sống trong buổi đầu thời kỳ Archean, có lẽ khoảng 3,5 tỷ năm trước (5:30 sáng theo chiếc đồng hồ tưởng tượng của chúng ta) hay sớm hơn.^[17],[18] Tế bào này là tổ tiên của mọi tế bào và vì thế là tổ tiên của mọi sự sống trên Trái đất. Có lẽ nó là một sinh vật nhân nguyên thuỷ, có một màng tế bào và có lẽ cả ribosome, nhưng không có nhân hay các cơ quan tế bào ngoài màng như ti thể hay lạp lục. Giống như mọi tế bào hiện đại, nó sử dụng DNA làm mã di truyền, RNA để trao đổi thông tin và tổng hợp protein, và các enzyme làm xúc tác cho phản ứng. Một số nhà khoa học tin rằng tế bào này không chỉ là một cá thể duy nhất mà là một số lượng các sinh vật trao đổi gen trong trao đổi gen bên.^[17]

[sửa] Quang hợp và ôxy

Sự khai thác năng lượng mặt trời dẫn đến những thay đổi chính của sự sống trên Trái đất.

Có lẽ tất cả các tế bào ban đầu đều là tế bào dị dưỡng, sử dụng những phân tử hữu cơ (kể cả từ những tế bào khác) như nguyên liệu sống và một nguồn năng lượng .^[19] Vì nguồn cung cấp dinh dưỡng hạn chế, một số tế bào đã phát triển cách thức hấp thụ dinh dưỡng mới. Thay vì dựa vào số lượng các phân tử hữu cơ tồn tại tự do đang ngày càng giảm sút, những tế bào này hấp thụ ánh sáng mặt trời như một nguồn năng lượng. Các con số ước lượng được đưa ra không đồng nhất, nhưng vào khoảng 3 tỷ năm trước^[20] (khoảng 8:00 giờ sáng trên chiếc đồng hồ của chúng ta), một thứ tương tự như sự quang hợp hiện đại ngày nay có lẽ đã bắt đầu phát triển. Việc này khiến không chỉ sinh vật tự dưỡng mà cả sinh vật dị dưỡng lợi dụng được năng lượng mặt trời. Quang hợp sử dụng điôxít cacbon và nước vốn rất phong phú cùng với năng lượng từ ánh sáng mặt trời để sản xuất những phân tử hữu cơ giàu năng lượng(hyđrat cacbon). Ngoài ra, khí ôxy được sản xuất như một phế phẩm của quá trình quang hợp. Đầu tiên nó liên kết với đá vôi, sắt, và những chất khoáng khác, nhưng khi số lượng tất cả các khoáng chất sử dụng được tăng lên, ôxy bắt đầu tích tụ trong khí quyển. Dù mỗi tế bào chỉ sản xuất ra một lượng ôxy nhỏ, tổng các quá trình trao đổi chất của nhiều tế bào sau những khoảng thời gian dài dằng dặc đã biến khí quyển Trái Đất trở thành tình trạng như hiện nay.^[21] Và đây là thời kỳ khí quyển thứ ba của Trái đất. Một số ôxy phản ứng để hình thành nên ôzôn, tạo thành một lớp nằm ở phần trên cùng của khí quyển. Tầng ozon đã hấp thụ, và vẫn đang hấp thụ, một lượng lớn bức xạ cực tím mà trước kia có thể xuyên qua khí quyển. Điều này cho phép các tế bào di chuyển lên bề mặt đại dương và cuối cùng là đất liền:^[22] Nếu không có tầng ôzôn, bức xạ cực tím sẽ đi tới bề mặt trái đất và gây ra tình trạng biến đổi lớn cho các tế bào. Bên cạnh việc tạo ra phần lớn lượng năng lượng cần thiết cho các hình thức sự sống và ngăn cản bức xạ tia cực tím, các tác động của quang hợp còn có một tác dụng thứ ba khác đưa tới sự thay đổi mang tầm quan trọng lớn trên thế giới. Ôxy là chất độc; có lẽ đa phần sự sống trên Trái đất đã biến mất khi lượng ôxy tăng lên (Thảm họa ôxy).^[22] Các hình thái sự sống thích nghi được đã tồn tại và phát triển, và một số đã phát triển khả năng sử dụng ôxy để tăng cường sự trao đổi chất và hấp thu được nhiều năng lượng hơn từ cùng loại thực phẩm.

[sửa] Nội cộng sinh và ba vực của sự sống

Bài chính: Thuyết nội cộng sinh

Some of the pathways by which the various endosymbionts might have arisen.

Phép phân loại hiện đại chia sự sống thành ba vực. Thời điểm khởi đầu của các vực đó chỉ có thể được suy đoán. Vực Bacteria có lẽ là sự chia tách đầu tiên khỏi những hình thức sự sống khác (thỉnh thoảng được gọi là Neomura), nhưng sự phỏng đoán này còn gây tranh cãi. Ngay sau đó, khoảng 2 tỉ năm trước^[23] (khoảng lúc 2:00 giờ chiều theo chiếc đồng hồ của chúng ta), Neomura phân chia thành Archarea và Eukarya. Các tế bào Eukarya lớn và phức tạp hơn các tế bào prokaryotic (Bacteria và Archaea), và nguồn gốc sự phức tạp đó hiện đang dần được khám phá. Ở khoảng trong thời kỳ này một tế bào vi khuẩn có liên quan tới Rickettsia ngày nay^[24] đã xâm nhập một tế bào prokaryotic lớn hơn. Có lẽ tế bào lớn đã không thành công khi tiêu hóa tế bào nhỏ (có lẽ vì quá trình phát triển khả năng tự vệ của con mồi). Có lẽ tế bào nhỏ tìm cách ký sinh trên tế bào lớn. Dù thế nào chăng nữa, tế bào nhỏ đã sống sót bên trong tế bào lớn. Sử dụng ôxy, nó đã có thể chuyển hóa các phế phẩm của tế bào lớn và thu được nhiều năng lượng. Một số năng lượng dư đó được chuyển trở lại cho vật chủ. Tế bào nhỏ tái tạo bên trong tế bào lớn, và nhanh chóng sau đó một mối quan hệ cộng sinh ổn định được thiết lập. Cùng với thời gian, tế bào chủ nhận được một số gene của tế bào nhỏ, và chúng trở nên phụ thuộc lẫn nhau: tế bào lớn không thể sống được nếu không có năng lượng do tế bào nhỏ tạo ra, và tế bào nhỏ cũng không thể tồn tại khi không có nguyên liệu thô do tế bào lớn cung cấp. Sự cộng sinh phát triển giữa tế bào lớn và cộng đồng tế bào nhỏ bên trong nó phát triển cao tới mức chúng được coi là đã trở thành một sinh vật duy nhất, các tế bào nhỏ được xếp loại là cơ quan tế bào được gọi là mitochondria. Một sự kiện tương tự cũng diễn ra với sự quang hợp cyanobacteria^[25] chui vào trong các tế bào dị dưỡng và trở thành các lạp lục.^[26],[27] Có lẽ vì các thay đổi đó, một dòng tế bào có khả năng quang hợp đã tách ra khỏi các eukaryotes khác ở khoảng thời gian nào đó chừng 10⁹ năm trước (khoảng 6:00 giờ chiều theo chiếc đồng hồ của chúng ta). Nếu con số chính xác, có lẽ đã có nhiều sự kiện tương tự diễn ra. Bên cạnh lý thuyết nội cộng sinh (endosymbiotic) có cơ sở khá vững chắc về nguồn gốc tế bào với mitochondria và các lạp lục (chloroplast), cũng có lý thuyết cho rằng các tế bào đã hình thành peroxisomes, spirochete hình thành nên cilia và flagella, và có lẽ một virus DNA đã tạo nên nhân tế bào,^[28],[29] dù không một lý thuyết nào trong số đó được chấp nhận rộng rãi.^[30]

[sửa] Đa bào

Volvox aureus is believed to be similar to the first multicellular plants.

Archaeans, bacteria, và eukaryotes tiếp tục đa dạng hóa và trở nên tinh vi cũng như thích ứng tốt hơn với môi trường của chúng. Mỗi vực lại liên tiếp chia thành nhiều giống, dù chúng ta còn biết rất ít về lịch sử archaea và bacteria. Khoảng 1.1 tỷ năm trước (6:15 chiều trên chiếc đồng hồ của chúng ta), siêu lục địa Rodinia bắt đầu hình thành;^[31] những sự di chuyển lục địa trước đó chưa được biết rõ. Thực vật, động vật, và các loài nấm đều đã phân chia, dù chúng vẫn tồn tãi như những tế bào đơn độc. Một số chúng sinh sống thành các tập đoàn, và dần dần một số hành vi phân công lao động bắt đầu diễn ra; ví dụ, các tế bào ngoại biên có thể bắt đầu đảm nhận một số vai trò khác biệt so với các tế bào bên trong. Dù sự phân chia giữa một tập đoàn với các tế bào chuyên biệt và một sinh vật đa bào không phải lúc nào cũng rõ ràng, khoảng 1 tỷ năm trước^[32] (khoảng 7:00 giờ tối theo đồng hồ chúng ta), các thực vật đa bào đầu tiên xuất hiện, có lẽ là tảo xanh.^[33] Có thể vào khoảng 900 triệu năm trước (7:15 tối theo đồng hồ của chúng ta),^[34] đa bào thực sự đã xuất hiện ở động vật. Ban đầu có lẽ là một thứ gì đó tương tự với đa bào của hải miên ngày nay, theo đó tất cả các tế bào đều totipotent và một cơ quan bị mất có thể tự tái tạo.^[35] Khi sự phân chia lao động trở nên đầy đủ hơn trong mọi giống sinh vật đa bào, các tế bào bắt đầu chuyên biệt hóa hơn và phụ thuộc vào nhau hơn; các tế bào riêng biệt sẽ chết. Tới khoảng 750 triệu năm trước ^[36] (8:00 giờ tối theo đồng hồ của chúng ta) Rodinia bắt đầu tan vỡ.

[sửa] Xâm chiếm mặt đất

Đa phần thời gian trong lịch sử Trái Đất, không hề có các sinh vật đa bào trên lục địa. Một số phần bề mặt có thể tương tự với hình ảnh này về bề mặt Sao Hoả, một trong những hành tinh láng giềng của chúng ta.

Như chúng ta đã thấy, sự tích tụ khí ôxy trong khí quyển Trái Đất dẫn tới việc hình thành ôzôn, tạo nên một lớp ngăn chặn đa phần bức xạ tia cực tím của mặt trời. Vì thế, các sinh vật đơn bào đi lên mặt đất sẽ có cơ hội sống sót cao hơn, và các sinh vật chưa có nhân đã bắt đầu sinh sôi và trở nên thích ứng tốt hơn với môi trường sống bên ngoài đại dương. Có lẽ các sinh vật chưa có nhân đã chinh phục mặt đất ngay từ 2,6 tỷ năm trước^[37] (10:17 sáng), thậm chí trước cả khi sinh vật nhân chuẩn xuất hiện. Trong một thời gian dài, lục địa vẫn là nơi không thể sinh sống đối với các sinh vật đa bào. Siêu lục địa Pannotia đã hình thành từ khoảng 600 triệu năm trước và đã vỡ thành nhiều mảnh 50 triệu năm sau đó^[38] (từ khoảng 8:50 chiều tới 9:05 chiều trên chiếc đồng hồ tưởng tượng). Cá, những động vật có xương sống sớm nhất, đã bắt đầu xuất hiện tại các đại dương từ khoảng 530 triệu năm trước^[39] (9:10 p.m). Một cuộc tuyệt chủng đã xảy ra thời kỳ cuối kỷ Cambri,^[40] kỷ này chấm dứt 488 triệu năm trước^[41] (9:25 p.m.).

Nhiều triệu năm trước, thực vật (có lẽ giống với tảo) và nấm bắt đầu mọc trên rìa mặt nước, và sau đó tách hẳn khỏi nó.^[42] Những hóa thạch nấm và thực vật cổ nhất trên đất liền có niên đại từ 480–460 triệu năm trước (9:28–9:34 chiều), dù bằng chứng phân tử cho thấy nấm có thể đã xâm chiếm đất liền ngay từ 1 tỷ năm trước (6:40 chiều) và thực vật là 700 triệu năm (8:20 chiều).^[43] Ban đầu chúng vẫn ở gần mặt nước, các sự kiện đột biến và biến thể khiến chúng ngày càng xâm chiếm sâu hơn vào môi trường mới. Thời gian những động vật đầu tiên rời đại dương hiện vẫn chưa được biết chính xác: bằng chứng rõ rệt sớm nhất là những động vật chân đốt trên đất liền khoảng 450 triệu năm trước^[44] (9:40 chiều), có lẽ chúng đã phát triển và trở nên thích nghi với môi trường nhờ vào nguồn thực phẩm phong phú từ các loài thực vật trên đất liền. Cũng có một số bằng chứng chưa được xác nhận cho rằng những động vật chân đốt có thể đã xuất hiện trên mặt đất ngay từ 530 triệu năm trước^[45] (9:12 chiều). Khoảng 380 tới 375 triệu năm trước (10:00 chiều) những động vật bốn chân đầu tiên xuất hiện từ loài cá.^[46] Mọi người cho rằng có lẽ các vây đã phát triển để trở thành chi cho phép những động vật bốn chân đầu tiên nhấc cao đầu khỏi mặt nước để hít thở không khí. Điều này giúp chúng sống được ở những vùng nước ít ôxy hay đuổi theo những con mồi nhỏ vào trong vùng nước nông.^[46] Có thể sau này chúng đã tiến vào đất liền trong những khoảng thời gian ngắn. Cuối cùng, một số loài trở nên thích ứng tốt đến mức chấp nhận cuộc sống trên mặt đất và toàn bộ thời gian trưởng thành chúng đều sống trên đất liền, dù chúng sinh sản trong nước và quay lại đó để đẻ trứng. Đây là nguồn gốc của các động vật lưỡng cư. Khoảng 365 triệu năm trước (10:04 chiều), một giai đoạn tuyệt chủng khác diễn ra, có lẽ là do sự lạnh đi toàn cầu.^[47] Thực vật tiến hóa thêm hạt, giúp chúng tiến sâu hơn rất nhiều vào đất liền, khoảng thời gian này (khoảng 360 triệu năm trước hay 10 giờ).^{[48], [49]}

Pangaea, siêu lục địa gần đây nhất, tồn tại từ 300 tới 180 triệu năm trước. Những đường vẽ ranh giới ngoài các lục địa hiện nay và các khối lục địa được thể hiện trên bản đồ này.

Khoảng 20 triệu năm sau (340 triệu năm trước,^[50] 10:12 chiều theo đồng hồ của chúng ta), quá trình tiến hóa màng ối đã cho phép trứng được ấp trên đất liền, chắc chắn đó là một lợi thế tồn tại cho phôi của loài động vật bốn chân. Điều này dẫn tới sự phân nhánh động vật có màng ối ra khỏi động vật lưỡng cư. 30 triệu năm sau nữa (310 triệu năm trước,^[51] 10:22 chiều) sự phân nhánh giữa Synapsida (gồm các loài động vật có vú) với Sauropsida (gồm các loài chim và những loài bò sát không bay hay không phải là động vật có vú) diễn ra. Tất nhiên, những nhóm sinh vật khác tiếp tục tiến hóa và phân nhánh thành cá, côn trùng, vi khuẩn và các loài khác, nhưng chúng ta không có nhiều thông tin chi tiết như các loài trên. 300 triệu năm trước (10:25 chiều) siêu lục địa gần đây nhất hình thành, được gọi là Pangaea. Sự kiện tuyệt chủng lớn nhất cho tới nay diễn ra 250 triệu năm trước (10:40 chiều theo đồng hồ của chúng ta), ở khoảng thời gian phân tách giữa kỷ Permi và Trias; 95% các loài sinh vật trên Trái Đất biến mất.^[52] Nhưng sự sống vẫn tồn tại, và khoảng 230 triệu năm trước ^[53] (10:47 chiều theo đồng hồ của chúng ta), các loài khủng long bắt đầu chia tách khỏi tổ tiên bò sát của chúng. Một cuộc tuyệt chủng ở thời gian giữa hai kỷ Trias và Jura 200 triệu năm trước (10:56 chiều) nhưng không ảnh hưởng tới nhiều loài khủng long,^[54] chúng nhanh chóng chiếm vai trò thống trị trong số động vật có xương sống. Dù một số loài có vú cũng bắt đầu phân chia tương tự trong thời gian này, các loài có vú thời đó có lẽ đều nhỏ như chuột chù ngày nay.^[55] 180 triệu năm trước (11:03 chiều), Pangea vỡ thành Laurasia và Gondwana. Ranh giới giữa các loài khủng long bay và không bay là không rõ ràng nhưng Archaeopteryx, theo truyền thống thường được coi là một trong những con chim đầu tiên, sống vào khoảng 150 triệu năm trước^[56] (11:12 chiều). Bằng chứng sớm nhất về thực vật hạt kín tiến hóa thành các loài có hoa là ở thời kỳ kỷ Creta, khoảng 20 triệu năm sau (132 triệu năm trước, 11:18 tối)^[57] Cuộc cạnh tranh với những loài chim khiến nhiều loài thằn lằn bay tuyệt chủng, và những con khủng long có lẽ cũng đã ở thời kỳ suy thoái vì một số nguyên nhân^[58] khi, 65 triệu năm trước (11:39 chiều), một thiên thạch đường kính 10 kilômét dường như đã đâm vào Trái Đất ngay ngoài khơi bán đảo Yucatán, tung một lượng lớn vật chất và hơi nước lên không, che khuất ánh sáng Mặt Trời, ngăn cản quang hợp. Đa số các loài động vật lớn, gồm cả những loài khủng long không bay, bị tuyệt chủng.^[59], đánh dấu sự chấm dứt thời kỳ kỷ Creta và đại Trung Sinh. Sau đó, ở thời kỳ thế Paleocen, các loài động vật có vú nhanh chóng phân chia, trở nên lớn hơn và chiếm vai trò thống trị trong số các động vật có xương sống. Có lẽ vài triệu năm sau (khoảng 63 triệu năm trước, 11:40 chiều), vị tổ tiên chung cuối cùng của toàn bộ động vật linh trưởng đã có mặt.^[60] Tới cuối thời kỳ thế Eocen, 34 triệu năm trước (11:49 chiều), các loài động vật có vú trên mặt đất đã quay trở về biển để trở thành các loài động vật như Basilosaurus sau này sẽ trở thành các loài cá heo và cá voi.^[61]

[sửa] Loài người

Australopithecus africanus, một loài họ người sớm.

Bài chính: Sự tiến hóa của loài người

Một loài khỉ họ người Châu Phi đã có mặt khoảng sáu triệu năm trước đây (11:58 chiều theo chiếc đồng hồ của chúng ta) là loài vật cuối cùng có con cháu gồm cả loài người hiện đại và loài tinh tinh, họ hàng gần nhất của con người.^[62] Chỉ hai nhánh trong cây dòng họ của nó là có hậu duệ tồn tại tới ngày nay. Ngay sau khi phân nhánh, vì các lý do hiện còn chưa được xác định, các giống khỉ họ người trong một nhánh đã phát triển khả năng đứng thẳng.^[63] Kích thước não tăng nhanh chóng, và hai triệu năm trước đây (11:59:22 chiều, hay 38 giây trước lúc nửa đêm) những động vật đầu tiên được xếp loại Con người đã xuất hiện.^[64] Tất nhiên, giới hạn giữa các loài khác nhau hay thậm chí giữa các loại khá rộng bởi vì các sinh vật tiếp tục thay đổi theo từng thế hệ. Cùng khoảng thời gian này, nhánh kia chia thành các tổ tiên của tinh tinh thông thường và tổ tiên của bonobo khi quá trình phát triển tiếp tục diễn ra đồng thời ở mọi dạng sự sống.^[62] Khả năng kiểm soát lửa dường như đã bắt đầu có ở Homo erectus (hay Homo ergaster), có lẽ ít nhất từ 790,000 năm trước^[65] nhưng có thể sớm từ 1.5 triệu năm trước^[66] (từ mười lăm tới hai mươi giây trước). Rất khó để xác định nguồn gốc của ngôn ngữ; chúng ta không biết liệu Homo erectus có thể nói hay khả năng này chỉ xuất hiện từ Homo sapiens.^[67] Khi kích thước não tăng lên, trẻ em được sinh ra sớm hơn, trước khi đầu chúng trở nên quá to để đi lọt xương chậu. Vì thế, chúng có quãng thời gian sống phụ thuộc dài hơn, mềm yếu hơn, và có khả năng học tập tốt hơn. Các kỹ năng xã hội trở nên phức tạp hơn, ngôn ngữ phát triển, và các công cụ được chế tạo tinh vi hơn. Điều này khiến sự hợp tác trở nên chặt chẽ cũng như lại kéo theo sự phát triển thêm của não.^[68] Về mặt giải phẫu con người hiện đại—Homo sapiens—được cho là đã có nguồn gốc xuất hiện từ khoảng 200,000 năm (hai giây) hay sớm hơn tại Châu Phi; những hóa thạch cổ nhất có niên đại từ khoảng 160,000 năm trước.^[69] Con người đầu tiên thể hiện bằng chứng về khả năng tinh thần là người Neanderthal (thường được xếp loại là một giống riêng biệt và không có hậu duệ còn tồn tại ngày nay); họ biết chôn người chết, thường chôn theo cả thực phẩm hay công cụ.^[70] Tuy nhiên, bằng chứng về những đức tin phức tạp hơn, như những bức tranh tường Cro-Magnon giai đoạn sớm (có lẽ có ý nghĩa ma thuật hay tôn giáo)^[71] chỉ xuất hiện khoảng 32,000 năm trước (0.6 giây).^[72] Cro-Magnons cũng để lại những bức tượng đá nhỏ như Vệ nữ Willendorf, có lẽ cũng thể hiện đức tin tôn giáo.^[71] Tới 11,000 năm (0.2 giây) trước, Homo sapiens đã mở rộng phạm vi sinh sống tới mũi phía nam Nam Mỹ, lục địa có người ở cuối cùng.^[73] Kỹ năng sử dụng công cụ và ngôn ngữ tiếp tục được cải thiện; những quan hệ giữa các cá nhân trong cộng đồng trở nên phức tạp hơn.

[sửa] Văn minh

Bài chính: Lịch sử thế giới

Một hình mô phỏng máy tính tái hiện thành phố Mohenjo-daro của Nền văn minh Châu thổ sông Indus, một trong những nền văn minh cổ.

Trong hơn chín mươi phần trăm thời gian lịch sử của mình, Homo sapiens sống thành những nhóm nhỏ kiểu du mục săn bắn - hái lượm.^[74] Khi trí thông minh tăng thêm và ngôn ngữ trở nên phức tạp hơn, khả năng nhớ và truyền đạt thông tin dẫn tới một hình thức tái truyền tải thông tin mới: meme.^[75] Các ý tưởng có thể được trao đổi nhanh chóng và truyền lại cho những thế hệ sau. Quá trình phát triển văn hoá đạt bước tiến nhảy vọt so với quá trình phát triển sinh học, và lịch sử thực sự bắt đầu. Thời điểm nào đó trong khoảng 8500 tới 7000 trước Công Nguyên (0.20 tới 0.17 giây trước), con người ở vùng Đồng bằng lưỡi liềm mãu mỡ tại Lưỡng Hà bắt đầu tiến hành trồng cấy và chăn nuôi có hệ thống: sự khởi đầu của nông nghiệp^[76]. Cách thức trồng cấy mới nhanh chóng lan rộng ra các vùng lân cận, và nó cũng được phát triển độc lập tại những vùng khác trên thế giới. Không còn kiểu sống du mục, con người bắt đầu thiết lập những khu định cư lâu dài. Sự phụ thuộc an ninh lẫn nhau cũng như tăng cao năng suất thu hoạch cho phép mở rộng dân số. Nông nghiệp có một ảnh hưởng quan trọng; con người bắt đầu tác động đến môi trường, ở mức chưa từng có trước đây. Thặng dư lương thực cho phép tầng lớp cai trị và thầy cúng xuất hiện, tiếp đó là sự phân công lao động. Điều này dẫn tới sự xuất hiện nền văn minh đầu tiên trên Trái đất tại Sumer vùng Trung Đông, khoảng 4000 tới 3000 trước Công nguyên (khoảng 0.10 giây trước).^[77] Các nền văn minh khác nhanh chóng xuất hiện tại Ai Cập cổ và Châu thổ sông Indus.

Bắt đầu từ khoảng năm 3000 trước Công nguyên (0.09 trước), Hindu giáo, một trong những tôn giáo cổ nhất trái đất còn tồn tại đến ngày nay, bắt đầu hình thành.^[78] Các tôn giáo khác cũng nhanh chóng xuất hiện. Sự phát minh ra chữ viết cho phép các xã hội phức tạp hơn xuất hiện: những thư khố và các thư viện trở thành nơi lưu giữ những hiểu biết của nhân loại cũng như tăng cường sự chuyển giao văn hóa và thông tin. Con người không còn dùng toàn bộ thời gian để kiếm sống - tính tò mò và giáo dục khiến mọi người nhanh chóng có được sự hiểu biết và khôn ngoan. Nhiều môn học, gồm cả khoa học, xuất hiện. Các nền văn minh mới mở rộng, trao đổi thương mại với nhau và lao vào các cuộc chiến tranh giành lãnh thổ và các nguồn tài nguyên: các đế chế bắt đầu hình thành. Tới khoảng năm 500 trước Công Nguyên (0.048 giây trước), các đế chế đã xuất hiện tại Trung Đông, Ấn Độ, Trung Quốc và Hy Lạp, hầu như đều dựa trên cùng một cơ sở tương tự; khi một đế chế phát triển tới cực điểm, nó sẽ giảm sút và tàn lụi sau này.^[79]

Vitruvian Man của Leonardo da Vinci tóm tắt những phát triển về nghệ thuật và khoa học thời kỳ Phục hưng.

Những năm 1300 (khoảng 0.012 giây trước), thời kỳ Phục hưng bắt đầu xuất hiện tại Italia với những phát triển về tôn giáo, nghệ thuật và khoa học.^[80] Bắt đầu từ khoảng năm 1500 (0.0096 giây trước), nền văn minh châu Âu bắt đầu trải qua những thay đổi dẫn tới các cuộc cách mạng khoa học và công nghiệp: lục địa này bắt đầu chiếm lĩnh vị trí thống trị đối với các xã hội loài người trên khắp hành tinh.^[81] Từ năm 1914 đến 1918 (khoảng 0.0017 giây trước) và 1939 tới 1945 (khoảng 0.0012 giây trước), các quốc gia trên khắp trái đất lao vào các cuộc chiến tranh thế giới. Hội quốc liên, tổ chức được thành lập sau Chiến tranh thế giới thứ nhất là bước đầu tiên tiến tới việc hình thành một chính phủ thế giới; sau Chiến tranh thế giới thứ hai tổ chức này được thay thế bởi Liên hiệp quốc. Năm 1992, nhiều nước Châu Âu đã cùng gia nhập hình thành nên Liên minh Châu Âu. Khi vận tải và thông tin phát triển, các nền kinh tế và các công việc chính trị của các quốc gia trên thế giới ngày càng trở nên phụ thuộc lẫn nhau. Sự toàn cầu hoá này thường gây ra bất hoà, dù sự hợp tác lẫn nhau cũng được tăng cường mạnh mẽ hơn.

[sửa] Các sự kiện gần đây

Sau bốn tỷ rưỡi năm, một trong những hình thức sự sống trên Trái đất đã vượt ra ngoài sinh quyển. Lần đầu tiên trong lịch sử, Trái đất được quan sát từ vũ trụ.

Sự thay đổi tiếp tục diễn ra với tốc độ ngày càng nhanh trong phần nghìn giây cuối cùng của 24 giờ tưởng tượng của chúng ta, từ giữa thập niên 1950 tới hiện nay. Chúng ta ngày càng nhận thức được tác động của con người gây ra với môi trường thiên nhiên, cũng như sự cần thiết phải có những hành động hạn chế hay tiêu diệt những nguy cơ đó; và hiện nay ngày càng có nhiều ý kiến lo ngại về sự tuyệt chủng hàng loạt và sự ấm lên toàn cầu. Những người bi quan cho rằng hiện đã là quá muộn để đảo ngược thảm họa sinh thái học này trong khi những người lạc quan cho rằng những tiến bộ khoa học và kỹ thuật với tốc độ ngày càng nhanh chóng sẽ giúp chúng ta có được các giải pháp cho vấn đề đó.

Trong số những khám phá khoa học gần đây nhất, bản đồ gene (genetic engineering) có thể là khám phá quan trọng nhất. Hiện nay con người đã có thể trực tiếp sửa đổi vật liệu gene của các loài vật khác, một quá trình từng là lĩnh vực riêng biệt của tự nhiên. Hơn nữa: khoa học đã giải thích được mã gene của chính Con người (Homo sapiens).

Con người cũng đã đặt những bước chân đầu tiên bên ngoài Trái đất. Năm 1957, Liên bang xô viết phóng vệ tinh nhân tạo đầu tiên lên quỹ đạo và không lâu sau đó, Yuri Gagarin trở thành người đầu tiên đi vào vũ trụ. Năm cơ quan vũ trụ, đại diện cho hơn mười lăm nước,^[82] đã cùng hợp tác để xây dựng Trạm vũ trụ quốc tế. Bắt đầu từ năm 2000, trên trạm vũ trụ luôn có sự hiện diện của con người.^[83] Hiện nay ta chỉ có thể hình dung một cách đại cương những phát triển trong tương lai, nhưng những tiến bộ tiềm năng trong toán học, vật lý học, hóa học, sinh học, điện tử và toàn bộ các môn học khác một ngày kia có thể cho phép chúng ta hiện diện thường xuyên trên vũ trụ hay thậm chí chiếm làm thuộc địa những thế giới xa xôi.

[sửa] Xem thêm

• Biểu thời gian Big Bang
• Các giai đoạn địa lý
• Các giai đoạn tiến hoá
• Lịch sử thế giới
• Sự chấm dứt của văn minh

[sửa] Nguồn

Được dịch từ bài en:History of Earth từ Wikipedia tiếng Anh.

[sửa] Tham khảo

[sửa] Liên kết ngoài

• Cosmic Evolution — a detailed look at events from the origin of the universe to the present
• Valley, John W. “A Cool Early Earth?” Scientific American. 2005 Oct:58–65. – discusses the timing of the formation of the oceans and other major events in Earth’s early history.
• Davies, Paul. “Quantum leap of life”. The Guardian. 2005 Dec 20. – discusses speculation into the role of quantum systems in the origin of life
• Hệ mặt trời sẽ sụp đổ như thế nào? (phần I)
• Hệ mặt trời sẽ sụp đổ như thế nào? (phần cuối)