Maan historia
Maan historia alkoi 4,6 miljardia vuotta sitten maapallon syntyessä. Maan historian merkittävimpiä vaiheita ovat olleet suuren kappaleen törmäys 4,5 miljardia vuotta sitten, mikä synnytti maan kiertolaisen Kuun; mannerten, ilmakehän ja merten synty 3,5–4 miljardia vuotta sitten; sekä elämän synty 3,5–4,1 miljardia vuotta sitten.
Maapallon kehitysvaiheet jaetaan geologisiin kausiin ja jaksoihin. Jako perustuu eri kausilla muodostuneisiin kivilajeihin, katkoksiin kerrosten järjestyksessä sekä muutoksiin fossiileissa. Geologinen aika jaetaan kolmeen aioniin: arkeeinen, proterotsooinen ja fanerotsooinen. Arkeeista aionia edelsi noin 800 miljoonaa vuotta kestänyt hadeeinen aioni, jolloin maapallo muodostui ja sai kiinteän kuorensa. Arkeeinen aika alkoi lähteestä riippuen 3,8–4 miljardia vuotta sitten. Aionit jaetaan maailmankausiin, jotka jaetaan edelleen kausiin. Maapallon nykyinen kausi on 1,8 miljoonaa vuotta sitten alkanut kvartäärikausi.
Maa alkoi syntyä 4,7 miljardia vuotta sitten, kun Auringon syntyessä ylijääneestä materiaalista syntyneet planetesimaalit alkoivat vetää puoleensa hiukkasia ympäröivästä avaruudesta ja muodostaa planeettoja. Maapallo syntyi 4,6 miljardia vuotta sitten. Maasta tuli kiviplaneetta, koska se sijaitsi niin lähellä Aurinkoa; kauempana Auringosta syntyi kaasuplaneettoja.
Maa oli aluksi viileä ja löyhä massamöykky. Se alkoi lämmetä kolmesta syystä: siihen kohdistui hiukkaspommitusta, painovoima puristi massamöykkyä yhä pienempään tilaan, ja radioaktiiviset ainesosat hajosivat.
Maan massan kasvaessa planeetan vetovoimakin lisääntyi, minkä seurauksena se veti entistä enemmän hiukkasia itseensä. Suuri osa hiukkastörmäysten synnyttämästä lämmöstä karkasi ympäröivään avaruuteen, mutta osa lämmöstä hautautui uusien hiukkasten alle ja jäi Maahan. Kun planeetan sisemmät osat puristuivat kasaan, ne samalla lämpenivät, ja lämpö myös pysyi planeetan sisällä, koska kivi johtaa lämpöä huonosti. Myös radioaktiivisten aineiden hajoaminen tuotti lämpöä enemmän kuin sitä pääsi poistumaan.
Noin 4,5 miljardia vuotta sitten arvellaan Marsin kokoisen kappaleen, Theian, törmänneen Maahan. Tällöin Maa suli 30–65-prosenttisesti ja kiertoradalle irronneesta materiaalista syntyi Kuu. Samalla maapallon akseli kääntyi 23 asteen inklinaatiokulmaan. Törmäyksen seurauksena Maan pinnalle syntyi satojen kilometrien paksuinen kuuma magmameri. Lämpö kuitenkin säteili avaruuteen ja planeetan pinta jäähtyi ja kiteytyi ajan myötä.
Muutaman sadan miljoonan tai ehkä jopa miljardin vuoden kuluttua Maan synnystä sen sisäosat olivat niin kuumia, että rauta alkoi sulaa. Sen seurauksena rauta valui raskaana alkuaineena kohti maan keskiosia ja syrjäytti siellä kevyempiä aineita. Maan keskilämpötila kohosi samalla 2000 asteeseen ja suurin osa planeetasta suli. Aineet järjestyivät rakenteellisiksi kerroksiksi, ja näin Maasta tuli kerroksellinen planeetta, jossa on sisäydin, ulkoydin, vaippa ja kuori. Rauta muodosti ytimen. Raudan, magnesiumin ja piin yhdisteet kertyivät vaipaksi sen päälle, sekä kevyimmät yhdisteet muodostivat kuoren Maan pinnalle.
Sula kiviaines purkautui tulivuorista maanpinnalle ja jähmettyi kovaksi kivikuoreksi. Maan kuori oli aluksi epäyhtenäinen, ja se suli moneen otteeseen konvektiovirtausten vaikutuksesta. Vanhimmat todisteet alkeellisesta kuoresta on ajoitettu 4,374 miljardin vuoden ikäisiksi.
Noin 3,8 miljardia vuotta sitten alkoi maankuoresta muodostua protomantereita, nykyisten mannerten edeltäjiä. Sulan päälle syntyi saarikaaria ja hot spot -tulivuoria, jotka yhdistyivät vähitellen tuottaen ensimmäiset hajanaiset kiinteän kuoren palaset. Kiinteän kuoren osuus alkoi kasvaa nopeasti, ja seuraavan yli miljardin vuoden aikana kuoren palaset kasvoivat ja vahvistuivat. Noin 2,7 miljardia vuotta sitten laatat muodostivat kratoneita, paksua ja tektonisesti rauhallista hyvin vanhaa kuorta.
Kun maapallo jäähtyi, vesihöyry tiivistyi vedeksi ja satoi Maahan. Vesi kerääntyi altaisiin, jolloin syntyivät ensimmäiset valtameret.
Ensimmäinen suurempi kratonien yhdistelmä, nimeltään Ur, syntyi 3 miljardia vuotta sitten. Ur laajentui entisestään 2,5 miljardia vuotta sitten. Sen jälkeen muodostuivat Arctica ja Nena (2,5 miljardia vuotta sitten) ja Atlantica (2,1 miljardia vuotta sitten).
Maassa on ollut kolme niin sanottua supermannerta: Pangea (500 miljoonaa vuotta sitten), Rodinia (1000 miljoonaa vuotta sitten) ja Columbia (1,9 miljardia vuotta sitten). Vanhojen supermantereiden olemassaolosta, muodosta ja ajoituksesta on vain epätarkkoja ja epäsuoria todisteita. Columbia syntyi mahdollisesti Nenan, laajentuneen Urin ja Atlantican yhdistyessä. Se alkoi hajota 1,5 miljardia vuotta sitten. Rodinia muodostui 1000 miljoonaa vuotta sitten ja kesti muutaman sata miljoonaa vuotta. Sen osat ajautuivat uuteen järjestykseen, jolloin syntyivät Gondwanan mannermassa ja Lauraasia. Ne asettuivat supermanner Pangeaksi, joka saavutti suurimman kokonsa 300 miljoonaa vuotta sitten. Pangea alkoi hajota noin 200 miljoonaa vuotta sitten nykyisiksi mantereiksi. 250 miljoonan vuoden kuluttua arvellaan syntyvän uusi supermanner kun Amerikat törmäävät Aasiaan.
Maalla on ollut kolme eri kaasukehää. Varhaisin kaasukehä syntyi pian Maan muodostuttua 4,6 miljardia vuotta sitten. Se oli ohut ja koostui pääasiassa vedyn ja heliumin sekoituksesta. Toinen kaasukehä syntyi seuraavien satojen miljoonien vuosien aikana purkautuneiden useiden valtavien tulivuorten purkauskaasuista. Lisäksi Maahan kulkeutui jääkimpaleita, jotka vaikuttivat kaasukehän koostumukseen. Noin 4,5 miljardia vuotta sitten maapallon alkuilmakehä koostui lähinnä vesihöyrystä, hiilidioksidista, vedystä ja typestä. Happea ei vielä tällöin ollut lainkaan. Hapen määrä ilmakehässä alkoi lisääntyä vasta kun noin 3,5 miljardia vuotta sitten ensimmäiset happea tuottavat bakteerit syntyivät. Niillä oli kyky pilkkoa vettä vedyksi ja hapeksi, eivätkä ne vielä tarvinneet happea omiin elintoimintoihinsa, joten happea alkoi vapautua. Pikkuhiljaa hapen määrä ilmakehässä kasvoi ja vapaan vedyn määrä väheni. Tämä kehitys oli hidasta: vielä noin kaksi miljardia vuotta sitten ilmakehän happipitoisuus oli vain noin sadasosa nykyisestä ja 700 miljoonaa vuottakin sitten vain kymmenesosa. Hapen lisääntyminen aloitti myös otsonikerroksen syntymisprosessin. Hiilidioksidin pitoisuus ilmakehässä oli vielä kambrikaudella 15-kertainen nykyiseen verrattuna. Nykyisen happipitoisuutensa ilmakehä saavutti noin 360 miljoonaa vuotta sitten, ja samalla hiilidioksidipitoisuus oli laskenut lähelle nykytasoa.
Maapallon ilmasto on vaihdellut koko maapallon olemassaolon ajan. Neljä miljardia vuotta sitten ilmakehän koostumus poikkesi huomattavasti nykyisestä, sillä hiilidioksidi oli toiseksi yleisin kaasu. Kasvihuoneilmiön ansiosta maapallon pintalämpötila olikin tuolloin korkea. Kun hiilidioksidin määrä väheni happea tuottavien eläinten yleistymisen myötä, maapallon ilmasto kylmeni runsaat kaksi miljardia vuotta sitten jäätikkövaiheeseen.
Ensimmäisen jäätiköitymisen loputtua elämän kehitys jatkui jälleen lämpimissä oloissa. Jäätiköitymisvaiheita eli aikakausia, jolloin maapallolla esiintyy mannerjäätiköitä, on kuitenkin ollut senkin jälkeen. Viimeisten 50 miljoonan vuoden aikana maapallon ilmasto on kylmentynyt, etenkin eteläisillä napa-alueilla, joiden ympärille muodostui kylmä merivirta. Lähes koko Etelämanner jäi jään alle 10–20 miljoonaa vuotta sitten. Maapallolla esiintyy joidenkin kymmenien tuhansien vuosien välein jääkausia, jolloin mannerjäätiköt laajenevat maan kiertoradan ja pyörimisakselin kallistuskulman vaihtelun seurauksena. Nykyisin maapallolla eletään jääkausien välistä aikaa, ja seuraavan jääkauden huippu tullee muutaman kymmenen tuhannen vuoden kuluttua.
Lyhytkestoisia ilmastonmuutoksia maapallolla aiheuttavat esimerkiksi auringon säteilyn muutokset ja voimakkaat tulivuorenpurkaukset.
Varhaisella maapallolla oli jo saatavilla runsaasti energiaa sekä niitä alkuaineita, joista valtaosa elävistä solukoista rakentuu: vetyä, hiiltä, happea ja typpeä. Hapen alhainen pitoisuus ilmakehässä luultavasti edisti kemiallista evoluutiota ennen elämän syntyä.
Elämä maapallolle syntyi 3,5–4,1 miljardia vuotta sitten. Elämän alkuperästä ja synnystä on esitetty useita teorioita. Kolme nykyään eniten kannatusta tiedeyhteisössä saavaa teoriaa ovat salamanisku, merenpohjan kuumat lähteet, ja komeetta. Viimeinen universaali esivanhempi, josta kaikki elämä maapallolla on polveutunut, eli arviolta noin 3,8 miljardia vuotta sitten. Sitä on kuvattu "puoliksi eläväksi", sillä se saattoi olla vielä riippuvainen merenpohjan purkausaukkojen elottomista reaktioista tuottaakseen tarvitsemiansa kemikaaleja. Aluksi elämää oli vain veden alla. Ensimmäiset eliöt olivat bakteereita, ja syanobakteerit olivat todennäköisesti Maan pääasiallisia elämänmuotoja ensimmäiset kaksi miljardia vuotta. Niiden tuottama happi edisti monimutkaisempien solujen kehitystä, ja 1,5 miljardia vuotta sitten tumallisten solujen kehittyminen mahdollisti suvullisen lisääntymisen ja siten myös uusien eliölajien kehittymisen. Näitä olivat akritarkit, kelluvat, yksisoluiset eliöt. Jotkut akritarkeista on liitetty viherleviin, mutta suurinta osaa ei ole kyetty ryhmittelemään.
1,3 miljardia vuotta sitten syntyi ilmakehän otsonikerros, jonka suojissa elämän kehitys jatkui. 800 miljoonaa vuotta sitten kehittyivät ensimmäiset alkueläimet, jotka käyttivät ravintonaan muita eliöitä. Ne kehittyivät 120 miljoonan vuoden kuluessa monimutkaisiksi ja monisoluisiksi eläimiksi, jotka muistuttivat koralleja tai matoja.
Selkärangattomien eläinten perusryhmät ilmestyivät proterotsooisen kauden lopulla ja paleotsooisen kauden alussa noin 540 miljoonaa vuotta sitten. Merien valtamuotoja kambrikaudella 542–490 miljoonaa vuotta sitten olivat luultavasti trilobiitit. Merissä eli myös selkäjänteisiä, joista ihminen polveutuu. Kambrikauden lopulla suurin osa eliöistä tuhoutui, mutta 500–435 miljoonaa vuotta sitten ordovikikaudella elämän monimuotoisuus lisääntyi jälleen. Selkärangattomat olivat yhä vallitsevia, mutta myös selkärankaisia esiintyi. Alkeelliset leuattomat kalat kehittyivät 485 miljoonaa vuotta sitten; ne toimivat kantamuotoina myöhemmille kaloille, sammakkoeläimille, matelijoille, linnuille ja nisäkkäille.
Siluurikaudella 435–395 miljoonaa vuotta sitten levät erilaistuivat ja kalojen pääryhmät kehittyivät.
Ensimmäiset maakasvit kehittyivät noin 450 miljoonaa vuotta sitten. Ne muistuttivat luultavasti nykyisiä maksasammalia, karvalehtikasveja ja sammalia. Vanhimpien putkilokasvien fossiilit ovat 430 miljoonaa vuotta vanhoja. Koko maapallon kasvillisuus oli siluurikaudella hyvin samankaltaista, koska Pangean supermanner kattoi kaiken maa-alueen. Maan kivihiili on muodostunut maakerroksiin muinoin hautautuneista kuolleista kasveista.
Kasvit alkoivat erilaistua devonikaudella 395–345 miljoonaa vuotta sitten. Syntyi metsiä, joissa oli jättiläisliekoja ja kortekasveja. Myös saniaisia ja paljassiemenisiä kasveja alkoi esiintyä. Sammakkoeläimiä alkoi nousta maalle.
Kivihiilikaudella 345–280 miljoonaa vuotta sitten liekometsissä oli hämähäkkejä, skorpioneja ja tuhatjalkaisia. Matelijat kehittyivät sammakkoeläimistä 300 miljoonaa vuotta sitten. Kauden lopun kylmä vaihe johti harventuneeseen kasvilajistoon, jonka valtalajeina olivat alkeelliset siemensaniaiset.
Permikaudella 280–245 miljoonaa vuotta sitten vallitsevia olivat havupuut. Matelijoiden luurangoissa oli jo samantapaisia piirteitä kuin nisäkkäillä. Permikauden päätti maailmanhistorian suurin joukkotuho.
Triaskaudella 245–200 miljoonaa vuotta sitten ilmestyivät nisäkkäät, sisiliskot, dinosaurukset, kilpikonnat ja krokotiilit. Dinosaurusten valtakausi kesti 160 miljoonaa vuotta. Nisäkkäät kehittyivät dinosauruksia muistuttaneista matelijoista, ja ne olivat aluksi pieniä yöeläimiä.
Jurakaudella 200–145 miljoonaa vuotta sitten syntyivät kärpäset, sääsket, ampiaiset, mehiläiset ja muurahaiset. Linnut kehittyivät dinosaurusten alalahkosta, kahdella jalalla kulkevista teropodeista.
Liitukaudella 145–65 miljoonaa vuotta sitten ilmestyivät lepakot, nokkaeläimet, pussieläimet, istukalliset nisäkkäät ja nisäkäspedot. 80 miljoonaa vuotta sitten paljas- ja koppisiemeniset kasvit alkoivat syrjäyttää käpypalmuja ja saniaisia. Myös nisäkkäät alkoivat yleistyä.
Dinosaurukset hävisivät liitukauden lopussa 65 miljoonaa vuotta sitten yhdessä maapallon monista sukupuuttoaalloista.
Kädelliset kehittyivät viimeistään 75 miljoonaa vuotta sitten. Varhaisin ihmisten kehityshaaraan kuulunut kädellisten muoto tunnetaan noin viiden miljoonan vuoden takaa. Nykyihminen kehittyi Afrikassa yli 100 000 vuotta sitten. Maailmanhistoria käsittää ihmiskunnan historian tapahtumat.