กำเนิดโลก
เอกภพ หรือ จักรวาล (Universe) อุบัติขึ้นเมื่อประมาณ 13,000 ล้านปีมาแล้วตามทฤษฏีบิกแบง ในยุคเริ่มแรกจักรวาลมีขนาดเล็ก พลังงานมหาศาลอัดแน่นเป็นสสาร ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอสไตน์ (E = mc2) เมื่อจักรวาลเย็นตัวลง ธาตุแรกที่เกิดขึ้นคือ ไฮโดรเจน ซึ่งประกอบขึ้นอย่างเรียบง่ายด้วยโปรตอนและอิเล็คตรอนอย่างละตัว
ไฮโดรเจนจึงเป็นธาตุที่มีอยู่มากที่สุดในจักรวาล เมื่อไฮโดรเจนเกาะกลุ่มกันจนเป็นกลุ่มแก๊สขนาดใหญ่เรียกว่า เนบิวลา (Nebula) แรงโน้มถ่วงที่ศูนย์กลางทำให้กลุ่มแก๊สยุบตัวกันจนเกิดปฏิกริยานิวเคลียร์ฟิวชัน หลอมรวมไฮโดรเจนให้เป็นฮีเลียม ดาวฤกษ์จึงกำเนิดขึ้น เมื่อดาวฤกษ์เผาผลาญไฮโดรเจนจนหมด ก็จะเกิดฟิวชันฮีเลียม เกิดธาตุลำดับต่อไป ได้แก่ คาร์บอน ออกซิเจน ซิลิกอน และเหล็ก (เรียงลำดับในตารางธาตุ) ธาตุเหล่านี้จึงเป็นธาตุสามัญและพบอยู่มากมายบนโลก ในท้ายที่สุดเมื่อดาวฤกษ์ขนาดใหญ่สิ้นอายุขัย ก็จะระเบิดเป็นซูเปอร์โนวา เกิดธาตุหนักที่หายากในลำดับต่อมา เช่น เงิน ทอง เป็นต้น ธาตุเหล่านี้จึงเป็นธาตุที่หายากบนโลก
การเวียนว่ายตายเกิดของดาวฤกษ์เกิดขึ้นหลายรอบ และครั้งสุดท้ายเมื่อประมาณ 4,600 ล้านปีมาแล้ว กลุ่มแก๊สในเอกภพบริเวณนี้ได้รวมตัวกันเป็นหมอกเพลิงชื่อว่า “โซลาร์เนบิวลา” (Solar แปลว่า สุริยะ, Nebula แปลว่า หมอกเพลิง) แรงโน้มถ่วงทำให้กลุ่มแก๊สยุบตัวและหมุนรอบตัวเอง ใจกลางมีความร้อนสูงมากจนเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบฟิวชัน กลายเป็นดาวฤกษ์ที่ชื่อว่าดวงอาทิตย์ ส่วนวัสดุที่อยู่รอบๆ มีอุณหภูมิต่ำกว่า รวมตัวตามลำดับชั้นกลายเป็นดาวเคราะห์ทั้งหลาย โคจรรอบดวงอาทิตย์ (ภาพที่ 1) และเศษวัสดุที่โคจรรอบดาวเคราะห์ก็รวมตัวเป็นดวงจันทร์บริวาร
โลกในยุคแรกเป็นหินหนืดร้อน ถูกกระหน่ำชนด้วยอุกกาบาตตลอดเวลา องค์ประกอบซึ่งเป็นธาตุหนัก เช่น เหล็กและนิเกิลจมตัวลงสู่แก่นกลางของโลก ขณะที่องค์ประกอบที่เบากว่า เช่น ซิลิกอน ลอยตัวขึ้นสู่เปลือกนอก ธาตุและสารประกอบที่เบามาก เช่น ไฮโดรเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และไอน้ำ พยายามแทรกตัวออกจากพื้นผิวกลายเป็นบรรยากาศ เมื่อโลกเย็นลงเปลือกนอกตกผลึกเป็นแร่และหิน ไอน้ำในอากาศควบแน่นเกิดฝน น้ำฝนได้ละลายคาร์บอนไดออกไซด์ลงมาสะสมบนพื้นผิว ไหลลงทะเลและมหาสมุทร สองพันล้านปีต่อมาการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ได้ตรึงแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศมาสังเคราะห์ด้วยแสง สร้างอาหารและพลังงาน แล้วปล่อยผลผลิตเป็นแก๊สออกซิเจนออกมา
แก๊สออกซิเจนที่ลอยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศชั้นบน แล้วแตกตัวเป็นออกซิเจนอะตอมเดี่ยว และรวมตัวกับออกซิเจนอะตอมคู่ที่มีอยู่เดิมกลายเป็นแก๊สโอโซน ซึ่งช่วยป้องกันอันตรายจากรังสีอุลตราไวโอเล็ต นับตั้งแต่นั้นมาทำให้สิ่งมีชีวิตบนบกก็ทวีจำนวนมากขึ้น ออกซิเจนจึงมีบทบาทสำคัญต่อการเปลี่ยนแปลงบนพื้นผิวโลกในเวลาต่อมา (ภาพที่ 2) สัดส่วนของสิ่งมีชีวิตเช่นพืชและสัตว์เป็นปัจจัยควบคุมปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์และออกซิเจนในบรรยากาศ และควบคุมภาวะเรือนกระจกให้อยู่ในสภาวะสมดุล ท่านสามารถติดตามวิวัฒนาการของโลกได้โดยดูจากธรณีประวัติ
แม้ในทางศาสนาและตำนานที่เล่าขานกันมา โลกและดวงดาวต่าง ๆ รวมถึงสิ่งมีชีวิต ดิน น้ำ ฟ้า อากาศ ล้วนเกิดจากฝีมือของพระเจ้า พระผู้สร้าง หรือเทพ แต่ในทางวิทยาศาสตร์นั้น การกำเนิดของสิ่งต่าง ๆ เป็นการเดินทาง การรวมตัวกันของสารเคมี อะตอม และโมเลกุล ที่หล่อหลอม เกี่ยวเนื่อง สัมพันธ์กัน รวมถึงแรงและพลังงานในรูปแบบต่าง ๆ ที่สามารถสัมผัสและวัดได้ จนกลายเป็นกลุ่มก้อนของดวงดาว เทหวัตถุ และสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่บนโลก
แม้ว่าจะมีนักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ในโลกหลายคนนับจากอดีตจวบจนปัจจุบัน ร่างทฤษฎีและความน่าจะเป็นมากมายของการกำเนิดของโลก แต่ก็ยังไม่มีทฤษฎีไหนที่มีหลักฐานสนับสนุนมากพอที่จะกล่าวได้อย่างมั่นใจว่า นี่แหละคือสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อหลายล้านปีก่อน สิ่งที่เรากำลังพูดถึงอยู่คือ สิ่งที่เกิดขึ้นก่อนที่จะมีมนุษย์ด้วยซ้ำ
ทฤษฎีซึ่งเป็นที่นิยมมีอยู่ 3 ทฤษฎี ได้แก่
- ทฤษฎีโปรโตพลาเน็ต (Protoplanet) ซึ่งกล่าวว่า อวกาศมีกลุ่มหมอก ฝุ่น และก๊าซ ลอยอยู่เป็นจำนวนมาก เมื่อแรงดึงดูดของมวลต่าง ๆ เกิดขึ้น จึงทำให้กลุ่มก๊าซจับตัวกัน เกิดการบีบอัดเข้าจุดศูนย์กลาง โดยเกิดขึ้นในหลายจุดทั่วอวกาศ และในแต่ละจุดนั้นมีดาวฤกษ์แบบดวงอาทิตย์เกิดขึ้น และเมื่อมีแกนกลางของแรงดึงดูด สสารที่อยู่โดยรอบก็เริ่มโคจรและจับกลุ่มกันจนกลายเป็นดาวเคราะห์ดวงต่าง ๆ ที่โคจรรอบดาวฤกษ์ กลายเป็นระบบสุริยะที่มีอยู่ทั่วไป
- ทฤษฎีพลาเน็ตติซิมัล (Planetesimal) ซึ่งกล่าวว่า โลกแยกตัวออกจากดวงอาทิตย์ เพราะมีแรงดึงดูดจากดาวดวงอื่น ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าและแรงดึงดูดมากกว่าเคลื่อนผ่าน จึงทำให้เกิดการแยกของมวลหลุดออกมากลายเป็นโลก รวมถึงดาวเคราะห์อื่น ๆ ในระบบ
- ทฤษฎีเนบูลา (Nebular) เป็นทฤษฎียอดนิยมที่สุด ซึ่งคล้ายกับทฤษฎีโปรโตแพลนเนต แต่ว่าการรวมตัวของกลุ่มก๊าซและฝุ่นหมอกในอวกาศเริ่มต้นจากการหดตัวและหมุนอย่างช้า ๆ ก่อนที่จะเพิ่มความเร็วขึ้นหลังจากเกิดจุดศูนย์กลาง แรงดึงดูดที่จุดศูนย์กลางทำให้มีความร้อนเกิดขึ้น และเมื่อดาวฤกษ์เกิดขึ้น ดาวเคราะห์ที่เกิดจากกลุ่มก๊าซและฝุ่นโดยรอบก็เกิดขึ้นในเวลาใกล้เคียงกัน
ตามทฤษฎีเนบิวลานั้นการหมุนวนของฝุ่น กลุ่มก๊าซ และหมอกต่าง ๆ เหล่านี้ เกิดขึ้นในระนาบแบบเดียวการหมุนวนของแผ่นเสียง การบีบอัดของพลังงาน ณ จุดศูนย์กลางทำให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ชนิดฟิวชั่น (Nuclear Fusion) ซึ่งเกิดจากการที่อะตอมของธาตุที่เบากว่ารวมตัวกันกลายเป็นอะตอมธาตุที่หนักกว่า พร้อมทั้งปล่อยพลังงานมหาศาลออกมา ซึ่งในขั้นแรกของจักรวาลนั้นคาดว่าอะตอมของธาตุส่วนใหญ่ที่ล่องลอยอยู่ล้วนแต่เป็นธาตุเบาทั้งสิ้น และธาตุอื่น ๆ ที่หนักกว่าล้วนเกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ในช่วงของการเกิดดวงดาวต่าง ๆ ด้วย
พลังงานมหาศาลปลดปล่อยออกมาในรูปแบบของความร้อน รังสี แสงต่าง ๆ และการปลดปล่อยพลังงานนี้ยังทำให้ดาวเคราะห์ที่อยู่ในวงโคจรโดยรอบใกล้ ๆ จึงมีอุณหภูมิสูงกว่า ดาวที่โคจรอยู่ห่างออกไป เป็นต้น นักวิทยาศาสตร์คาดว่าโลกในขั้นเริ่มต้นของการกำเนิดมีขนาดเล็กแต่มีมวลที่หนาแน่นและไม่ได้มีชั้นแข็งอยู่ด้านนอกเหมือนในปัจจุบัน แต่เมื่อกาลเวลาผ่านไป ดาวเคราะห์และอุกกาบาตจำนวนมากตกและเข้าชนโลก เหมือนการเพิ่มมวลให้กับดวงดาว และแรงโน้มถ่วงที่ดาวมีร่วมกับแรงดึงดูดของดวงอาทิตย์
พลังงานภายในโลกที่ค่อย ๆ ลดลง ทำให้แร่ที่มีอยู่ในโลกเริ่มแบ่งตัวเป็นชั้น ธาตุหนัก ๆ อย่างเหล็กหรือนิกเกิล และโลหะหนักอื่นๆ รวมตัวกันบริเวณแกนกลางของโลก ส่วนธาตุที่เบากว่าอย่างแมกนีเซียม ซิลิกอน แคลเซียม มารวมตัวกันมากบริเวณแผ่นเปลือกโลกในชั้นแมนเทิล (Mantle) และธาตุอื่น ๆ ที่เบากว่าจำพวกก๊าซก็มาห่อหุ้มกลายเป็นชั้นบรรยากาศของโลก เหมือนที่เราเห็นได้ในปัจจุบัน
