La storia della Terra descrive l'insieme dei più importanti eventi e stadi nello sviluppo e nell'evoluzione che ha avuto luogo sul pianeta Terra dalla sua formazione. Comprende le teorie scientifiche ritenute più verosimili e quasi tutti i rami delle scienze naturali che contribuiscono alla comprensione degli avvenimenti nel passato del nostro pianeta.
L'età della Terra si presume sia di circa 4,54 miliardi di anni, corrispondenti approssimativamente ad un terzo dell'età dell'universo; immensi cambiamenti biologici e cataclismi geologici sono avvenuti durante questo tempo. La formazione della Terra e la contemporanea formazione del Sole e degli altri corpi del sistema solare ebbe origine dalla contrazione di una nebulosa di polvere interstellare. La nebulosa diede luogo ad un disco protoplanetario con il Sole al suo centro e i pianeti in formazione per accrescimento di materiale, in orbita intorno.
La Terra si formò 9,2 miliardi di anni dopo il Big Bang. Il calore generato dagli impatti e dalla contrazione indicano che si trovava in uno stato fuso, durante il quale ebbe luogo una differenziazione in strati, in cui si formarono un nucleo interno di elementi pesanti avvolto da un mantello ed una proto-crosta formati da elementi leggeri. Fu in questo periodo che si formò la Luna, probabilmente a causa di un impatto gigante tra la Terra ed un planetoide in formazione. La Terra si raffreddò progressivamente e acquisì una crosta solida in cui presero forma i primi continenti. Un continuo bombardamento di meteoriti e comete di ghiaccio rifornì la Terra di un'enorme quantità di acqua che creò gli oceani, mentre l'attività vulcanica e il vapore acqueo crearono una primitiva atmosfera, inizialmente priva di ossigeno. I continenti, attraverso la tettonica delle placche, si unirono in supercontinenti, che in seguito si separarono di nuovo in un processo che si è ripetuto molte volte durante i quattro miliardi e mezzo di anni.
Le reazioni chimiche portarono alla formazione di molecole organiche che interagirono per formare strutture ancora più elaborate e complesse, e infine diedero luogo a molecole che erano in grado di riprodurre copie di sé stesse. Questa abilità diede una spinta notevole all'evoluzione e portò alla creazione della vita. All'inizio la vita cominciò sotto forma di organismi monocellulari, ma in seguito si sviluppò la pluricellularità, e quindi un processo evolutivo superiore quale la fotosintesi, che fornì di ossigeno l'atmosfera e portò alla creazione di uno strato di ozono. Le forme di vita si differenziarono in molte specie e divennero sempre più avanzate, colonizzando la terraferma e occupando gradualmente tutti gli habitat della Terra. Glaciazioni, eruzioni vulcaniche, e impatti meteoritici causarono molte estinzioni di massa, ma le specie rimanenti si svilupparono in nuove forme e ricrearono sempre una nuova biosfera.
Origine del sistema solare
Il sistema solare (inclusa la Terra) si formò a partire da una grande nube in rotazione di polveri e gas interstellari, chiamata nebulosa solare, che era in orbita attorno al centro della nostra Galassia. Era composta di idrogeno ed elio, prodottisi dal Big Bang avvenuto 13,7 miliardi di anni fa, ma anche da materiali più pesanti emessi dalle supernove. Circa 4,6 miliardi di anni fa, la nebulosa solare cominciò a contrarsi, probabilmente a causa dell'onda d'urto provocata dall'esplosione di una supernova vicina. Una tale onda di shock avrebbe impartito alla nebulosa una certa velocità angolare. Quando la nebulosa cominciò ad accelerare la sua rotazione, la gravità e l'inerzia l'appiattirono in un disco protoplanetario orientato perpendicolarmente al suo asse di rotazione. La maggior parte della massa, per effetto dell'attrazione gravitazionale, si concentrò al centro e cominciò a riscaldarsi, ma piccole perturbazioni dovute a collisioni ed al momento angolare di altri grandi detriti crearono i punti di accrescimento in cui cominciarono a formarsi i protopianeti, cioè oggetti dalle dimensioni superiori a svariati chilometri.
L'accumulo di materiale, l'aumento della velocità di rotazione e la pressione della forza di gravità crearono un enorme aumento dell'energia cinetica, e quindi del calore interno al centro. L'impossibilità di trasferire quell'energia all'esterno attraverso altri processi, che avrebbero permesso una riduzione della temperatura, ebbe come risultato un enorme riscaldamento del centro del disco, che alla fine portò ad attivare la fusione nucleare dell'idrogeno in elio, e quindi, dopo la contrazione dei gas, si innescò una stella T Tauri che divenne il nostro Sole. Nel frattempo, dato che la gravità costringeva la materia a condensarsi intorno ad oggetti in orbita al di fuori dell'attrazione del nuovo sole, le particelle di polvere e il resto del disco protoplanetario cominciarono a separarsi in anelli.
Successivamente i frammenti più grandi collisero l'uno con l'altro e formarono oggetti sempre più grandi, fino a diventare infine protopianeti. Tra questi ultimi un agglomerato di materia si trovava approssimativamente a 150 milioni di chilometri dal centro: la futura Terra.
Simulazioni al computer hanno dimostrato che pianeti con distanze uguali a quelle dei pianeti interni del nostro sistema possono formarsi da un disco protoplanetario come quello presente attorno ad altre stelle nell'universo, dando così luogo a pianeti extraterrestri noti come esopianeti.
Nascita della Terra
Prima della nuova formalizzazione, dalla nascita della Terra si faceva iniziare il supereone Precambriano, a sua volta suddiviso negli eoni Adeano, Archeano e Proterozoico.
in milioni di anni
L'Olocene (l'ultima epoca) è troppo breve per essere mostrata chiaramente su questa linea cronologica.
Adeano (4600 Ma - 4000 Ma) Il pianeta si formò circa 4,54 miliardi di anni fa (con un'incertezza dell'1%), un processo che è durato all'incirca 10-20 milioni di anni. Il primo eone formalmente riconosciuto della storia della Terra viene chiamato AdeanoGlobal Boundary Stratotype Section and Point (GSSP) of the International Commission of Stratigraphy, Status on 2009.International Stratigraphic Chart, 2009 e durò circa 600 milioni di anni. La proto-Terra continuò a crescere per accrescimento, finché la parte più interna del protopianeta non fu abbastanza calda da fondere gli elementi metallici più pesanti, i siderofili. A causa dell'alta densità questi metalli, allo stato liquido, cominciarono a sprofondare verso il centro di massa della Terra. Questo processo, noto come la "catastrofe del ferro", ebbe come risultato la separazione di un primitivo mantello e di un nucleo metallico appena 10 milioni di anni dopo l'inizio della formazione del pianeta. Ciò ebbe come effetto la struttura stratificata del nostro pianeta e gettò le basi del futuro campo geomagnetico terrestre.
Durante la fase di accrescimento del protopianeta, una nube di silice gassosa probabilmente circondava la Terra, e si condensò in seguito come roccia solida sulla superficie. Quello che rimase intorno al pianeta era una primitiva atmosfera di elementi leggeri (atmofili) provenienti dalla nebulosa solare, soprattutto idrogeno ed elio, ma il vento solare della neonata stella T Tauri ed il calore del pianeta spazzarono via la maggior parte del materiale del disco che non si era ancora condensato in corpi più grandi. Questa situazione cambiò quando la Terra raggiunse circa il 40% del raggio odierno, e l'attrazione gravitazionale fu in grado di trattenere un'atmosfera che includeva l'acqua. Le rocce più antiche ritrovate sulla Terra hanno poco più di 4 miliardi di anni; alcuni zirconi dallo gneiss di Acasta sono stati datati 4.030 miliardi di anni () e affioramenti ritrovati in Groenlandia e Australia risalgono al periodo subito successivo alla formazione della crosta terrestre e noto come Archeano.
L'impatto gigante (teoria del Big splash)
Una caratteristica del nostro pianeta è il suo grande satellite naturale, la Luna. Durante il programma Apollo, alcune rocce della superficie lunare vennero portate sulla Terra. La datazione radiometrica di queste rocce ha mostrato che esse risalgono a 4527 ± 10 milioni (Ma)di anni fa,. cioè circa 30-50 milioni di anni più giovani di altri corpi del sistema solare.. Un'altra caratteristica particolare è la densità relativamente bassa della Luna, che perciò non possiede un grande nucleo metallico, come gli altri pianeti di tipo terrestre del sistema solare. La Luna ha una composizione interna che ricorda quella del mantello e della crosta terrestre, senza i materiali del nucleo della Terra. Ciò ha portato all'ipotesi dell'impatto gigante della proto-Terra con un altro corpo celeste.;
Si ritiene che questo corpo, chiamato a volte Theia, fosse leggermente più piccolo dell'odierno pianeta Marte. Si dovrebbe essere formato per accrezione di materia a circa 150 milioni di chilometri sia dal Sole che dalla Terra, al quarto o quinto punto di Lagrange. La sua orbita all'inizio doveva essere relativamente stabile, ma si destabilizzò a causa dell'aumento della massa del pianeta. Theia cominciò ad oscillare su orbite sempre più larghe fino ad entrare in collisione con la Terra circa 4,5 miliardi di anni fa.
I modelli dimostrano che quando un corpo di tali dimensioni colpisce un pianeta ad un angolo relativamente piccolo e a bassa velocità, una notevole quantità di materiale dei mantelli e delle croste dei due corpi venne espulsa nello spazio, entrando in orbita stabile intorno alla Terra. Questo materiale in seguito si sarebbe raccolto a formare la Luna. Invece il nucleo metallico del corpo estraneo sarebbe penetrato nel mantello terrestre andando a fondersi con il nucleo del pianeta. Per questo la Luna è povera di materiali metallici.; L'ipotesi dell'impatto gigante spiegherebbe così l'anomala composizione della Luna.. I materiali emessi in orbita intorno alla Terra si condensarono nell'arco degli anni successivi. Sotto l'influenza della propria gravità i materiali divennero un corpo sferico: la Luna..
Le datazioni radiometriche dimostrano che la Terra esisteva già da almeno 10 milioni di anni prima dell'impatto, un tempo sufficiente per permettere la differenziazione del primitivo mantello e del nucleo. Perciò quando avvenne l'impatto, venne espulso solo il materiale del mantello, lasciando intatto il nucleo dei pesanti metalli siderofili.
L'impatto ebbe conseguenze importanti per il nostro giovane pianeta. Rilasciò una gigantesca quantità di energia, riducendo sia la Terra che la Luna in uno stato completamente fuso. Immediatamente dopo l'impatto, il mantello terrestre si trovava in uno stato di moto convettivo altamente accelerato e la superficie era un oceano di magma. A causa dell'enorme quantità di energia rilasciata, la primitiva atmosfera del pianeta venne probabilmente spazzata via.. Si ritiene inoltre che l'impatto abbia cambiato l'inclinazione assiale del pianeta verso l'odierno elevato valore di 23,5°, responsabile delle stagioni (un semplice modello ideale dell'origine dei pianeti avrebbe un'inclinazione assiale di 0° senza stagioni riconoscibili). Inoltre potrebbe aver accelerato la rotazione della Terra. La grandezza e l'influenza del suo satellite sulla Terra sono sufficienti perché oggi si discuta sul considerare il sistema Terra-Luna un cosiddetto "pianeta doppio".
Archeano (4000 Ma - 2500 Ma)