Sejarah Bumi

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Untuk sejarah manusia modern, lihat Sejarah dunia.

Sejarah Bumi berkaitan dengan perkembangan planet Bumi sejak terbentuk sampai sekarang.^[1][2] Hampir semua cabang ilmu alam telah berkontribusi pada pemahaman peristiwa-peristiwa utama di Bumi yang sudah lampau. Usia Bumi ditaksir sepertiganya usia alam semesta. Sejumlah perubahan biologis dan geologis besar telah terjadi sepanjang rentang waktu tersebut.
Bumi terbentuk sekitar 4,54 miliar (4,54×10⁹) tahun yang lalu melalui akresi dari nebula matahari. Pelepasan gas vulkanik diduga menciptakan atmosfer tua yang nyaris tidak beroksigen dan beracun bagi manusia dan sebagian besar makhluk hidup masa kini. Sebagian besar permukaan Bumi meleleh karena vulkanisme ekstrem dan sering bertabrakan dengan benda angkasa lain. Sebuah tabrakan besar diduga menyebabkan kemiringan sumbu Bumi dan menghasilkan Bulan. Seiring waktu, Bumi mendingin dan membentuk kerak padat dan memungkinkan cairan tercipta di permukaannya. Bentuk kehidupan pertama muncul antara 2,8 dan 2,5 miliar tahun yang lalu. Kehidupan fotosintesis muncul sekitar 2 miliar tahun yang lalu, nan memperkaya oksigen di atmosfer. Sebagian besar makhluk hidup masih berukuran kecil dan mikroskopis, sampai akhirnya makhluk hidup multiseluler kompleks mulai lahir sekitar 580 juta tahun yang lalu. Pada periode Kambrium, Bumi mengalami diversifikasi filum besar-besaran yang sangat cepat.
Perubahan biologis dan geologis terus terjadi di planet ini sejak terbentuk. Organisme terus berevolusi, berubah menjadi bentuk baru atau punah seiring perubahan Bumi. Proses tektonik lempeng memainkan peran penting dalam pembentukan lautan dan benua di Bumi, termasuk kehidupan di dalamnya. Biosfer memiliki dampak besar terhadap atmosfer dan kondisi abiotik lainnya di planet ini, seperti pembentukan lapisan ozon, proliferasi oksigen, dan penciptaan tanah.

Kala geologi, dipadatkan dalam diagram berbentuk lingkaran jam yang menampilkan panjang relatif kala sejarah Bumi. (keterangan: Mtl = Miliar tahun lalu, Jtl = Juta tahun lalu, s. = sekitar)

• • 
    
    • 
      
• • 
    
    • 
      
• 
  
  • 
    

Skala waktu geologi

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Skala waktu geologi

Sejarah Bumi diurutkan secara kronologis dalam tabel skala waktu geologi, yang dibagi menjadi beberapa interval sesuai dengan analisis stratigrafi.^[2][3] Skala waktu yang lengkap dapat dilihat di artikel utama. Keempat garis waktu di bawah ini menunjukkan skala waktu geologi. Garis waktu yang pertama menunjukkan keseluruhan waktu dari masa terbentuknya Bumi sampai waktu sekarang. Skala waktu ini memampatkan eon terbaru. Skala waktu kedua menunjukkan eon terbaru dengan skala yang diperluas. Namun skala waktu kedua ini juga masih memampatkan era terbaru, yang dapat dilihat di skala ketiga. Karena Kuarter merupakan periode yang sangat singkat dengan jangka waktu yang pendek, sehingga diperluas lagi di skala waktu keempat.
Skala waktu kedua, ketiga, dan keempat merupakan subbagian dari skala waktu sebelumnya yang ditunjukkan oleh tanda bintang. Alasan lain untuk memperluas skala keempat adalah, Holosen (jangka waktu) terakhir terlalu kecil untuk dapat ditampilkan dengan jelas pada skala waktu ketiga di sebelah kanan.

Juta tahun

Pembentukan Tata Surya

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Pembentukan dan evolusi Tata Surya

Lihat pula: Diferensiasi planet

Ilustrasi konsepsi tentang sebuah cakram protoplanet.

Model standar tentang pembentukan Tata Surya adalah hipotesis nebula surya.^[4] Dalam model ini, Tata Surya terbentuk dari awan antarbintang—himpunan debu dan gas yang berputar—yang disebut nebula surya, terdiri dari hidrogen dan helium yang tercipta sesaat setelah peristiwa dentuman besar, 13,8  miliar tahun yang lalu serta elemen yang lebih berat yang terlontar dari supernova. Sekitar 4,5 miliar tahun, nebula tersebut mulai berkontraksi yang mungkin telah dipicu oleh gelombang kejut dari supernova yang berdekatan.^[5] Gelombang kejut juga telah membuat nebula tersebut berputar. Seiring makin cepatnya perputaran awan, maka momentum sudut, gravitasi, dan kelembaman meratakan awan tersebut menjadi bentuk cakram protoplanet yang tegak lurus terhadap sumbu rotasi. Adanya kekacauan yang disebabkan tumbukan serta pengaruh dari momentum sudut dari puing-puing besar menciptakan sarana yang memungkinkan protoplanet berukuran beberapa kilometer mulai terbentuk, yang mengorbit pusat nebula.^[6]
Pusat nebula, yang tidak banyak memiliki momentum sudut akhirnya cepat runtuh; tekanan dari runtuhan tersebut memanaskannya hingga memungkinkan terjadinya proses fusi nuklir antara hidrogen dan helium. Ketika kontraksi menjadi lebih besar, terbentuklah bintang T Tauri dan berkembang menjadi Matahari. Sementara itu, bagian luar dari gravitasi nebula menyebabkan materi mendingin di sekitar daerah yang padat gangguan serta partikel debu, dan sisa dari cakram protoplanet mulai memisah menjadi cincin. Melalui proses yang dikenal dengan akresi cepat, kepingan-kepingan debu dan puing-puing terus menerus mengumpul sehingga terbentuklah planet.^[6] Bumi terbentuk dengan cara ini sekitar 4,54 miliar tahun yang lalu (dengan ketidakpastian 1%)^{[7][8][9][10]} dan proses ini selesai dalam 10–20 juta tahun.^[11] Angin matahari dari bintang T Tauri yang baru terbentuk membersihkan sebagian besar materi di dalam cakram yang tidak tergabung dalam objek yang besar. Proses yang sama terjadi pada hampir semua bintang yang baru terbentuk di alam semesta yang menghasilkan cakram akresi, beberapa di antaranya menghasilkan planet ekstrasolar.^[12]
Bumi baru terus bertumbuh sampai suhu interiornya cukup panas untuk melelehkan logam siderofil. Dengan massa jenis yang lebih tinggi dari silikat, akhirnya logam ini tenggelam. Peristiwa yang disebut katastrofe besi tersebut mengakibatkan pemisahan mantel primitif dengan inti metalik. Proses ini terjadi 10 juta tahun setelah Bumi mulai terbentuk, dan menghasilkan struktur Bumi yang berlapis-lapis dan mengakibatkan terbentuknya medan magnet.^[13] J. A. Jacobs^[14] merupakan orang pertama yang menunjukkan bahwa inti dalam—bagian dalam yang padat berbeda dari inti luar yang padat—membeku dan mengembang keluar inti luar yang cair dikarenakan bagian dalam bumi yang makin mendingin (sekitar 100° C per miliar tahun^[15]). Ekstrapolasi dari pengamatan ini memperkirakan bahwa inti terbentuk pada masa 2–4 miliar tahun yang lalu. Jika ini benar maka berarti bahwa inti bumi bukanlah fitur primordial yang berasal selama pembentukan planet.

Eon Hadean dan Arkean

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Hadean dan Arkean

Eon pertama dalam sejarah Bumi, Hadean, dimulai saat proses pembentukan Bumi dan diikuti oleh eon Arkean pada 3,8 miliar tahun yang lalu.^[2]:145 Batu tertua yang ditemukan di Bumi berumur sekitar 4 miliar tahun, dan serpihan kristal zirkon di dalam batu tertua yang ditemukan berumur sekitar 4,4 miliar tahun,^[16][17][18] tak lama setelah pembentukan kerak Bumi dan Bumi itu sendiri. Menurut hipotesis tubrukan besar, pembentukan Bulan terjadi tidak lama setelah terbentuknya kerak Bumi, saat Bumi muda tertabrak oleh protoplanet yang berukuran lebih kecil, sehingga melontarkan mantel dan kerak Bumi ke luar angkasa dan membentuk Bulan.^[19][20][21]
Dari jumlah kawah yang terdapat di benda langit lain, disimpulkan bahwa periode tumbukan meteorit yang intens, yang disebut dengan Pengeboman Berat Akhir dimulai sekitar 4,1–3,8  miliar tahun yang lalu pada akhir Hadean.^[22] Selain itu, banyak terdapat letusan gunung berapi disebabkan oleh perpindahan panas serta gradien panas bumi.^[23] Meski demikian, kristal zirkon detrital berumur 4,4 miliar tahun menunjukkan bukti bahwa kristal tersebut telah mengalami kontak dengan air yang berada dalam kondisi cair. Hal ini menunjukkan bahwa Bumi telah memiliki samudra atau laut pada saat itu.^[16]
Pada awal Arkean, suhu Bumi sudah cukup dingin. Bentuk kehidupan masa kini tidak dapat hidup di atmosfer Arkean yang miskin oksigen serta memiliki lapisan ozon yang tipis. Namun, diyakini bahwa kehidupan purba mulai berkembang pada awal Arkean, dengan ditemukannya fosil berumur sekitar 5,3 miliar tahun.^[24] Beberapa ilmuwan bahkan berspekulasi bahwa kehidupan bisa dimulai sejak masa Hadean awal, sekitar 4,4 miliar tahun yang lalu.^[25]

Pembentukan Bulan

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Bulan, Asal mula Bulan, dan Hipotesis tubrukan besar

Ilustrasi terbentuknya bulan yang disebabkan tumbukan antara protoplanet dengan Bumi.

Bulan yang merupakan satu-satunya satelit alami Bumi, berukuran relatif lebih besar terhadap ukuran planet yang diorbitnya jika dibandingkan dengan satelit lain di Tata Surya.^{[nb 1]} Selama program Apollo, bebatuan dari permukaan Bulan dibawa ke Bumi. Penanggalan radiometrik dari bebatuan ini telah menunjukkan bahwa Bulan berusia 4,53 ± .01 miliar tahun,^[28] setidaknya 30 juta tahun setelah terbentuknya Tata Surya.^[29] Bukti terbaru menunjukkan Bulan terbentuk pada masa yang lebih baru, sekitar 4,48 ± 0.02 miliar tahun yang lalu atau 70–110 juta tahun setelah terbentuknya Tata Surya.^[30]
Teori pembentukan Bulan harus dapat menjelaskan beberapa fakta berikut.

• Pertama, Bulan memiliki densitas yang rendah (3,3 kali dibanding air, sementara bumi 5,5 kali dibanding air^[31]) dan inti logam yang kecil.
• Kedua, Bulan hampir tidak mengandung air atau bahan yang mudah menguap lainnya.
• Ketiga, Bumi dan Bulan memiliki jejak isotopik oksigen (kelimpahan relatif dari isotop oksigen) yang sama.

Dari teori-teori yang telah diajukan untuk menjelaskan fenomena ini, hanya satu yang diterima secara luas yakni hipotesis tubrukan besar yang mengatakan bahwa bulan terbentuk dari sebuah benda langit seukuran Mars menghantam bumi yang baru terbentuk.^{[1]:256[32][33]}
Tabrakan ini memiliki tenaga 100 juta kali lebih besar dari tabrakan yang menyebabkan kepunahan dinosaurus. Tenaga ini cukup untuk menguapkan sebagian lapisan luar bumi dan menyatukan kedua bagian yang bertabrakan.^[32][1]:256 Sebagian dari bahan mantel terlempar ke orbit di sekitar Bumi. Hipotesis tubrukan besar menduga bahwa Bulan kehabisan materi logam;^[34] hal ini menjelaskan komposisinya yang abnormal.^[35] Materi yang terlempar ke dalam orbit Bumi dapat berkumpul menjadi satu bagian dalam beberapa minggu, di bawah pengaruh gravitasinya sendiri; materi tersebut semakin lama akan memiliki bentuk yang bulat.^[36]

Benua pertama

Peta geologi Amerika Utara, kode warna berdasarkan usia. Warna merah dan pink menunjukkan batuan dari eon Arkean.

Mantel konveksi, proses yang mendorong lempeng tektonik saat ini, adalah hasil dari aliran panas dari dalam bumi ke permukaan bumi.^[37]:2 Termasuk juga penciptaan lempeng tektonik di pegunungan di tengah laut. Lempeng ini dihancurkan oleh subduksi ke dalam mantel di zona subduksi. Pada awal eon Arkean (sekitar 3,0 miliar tahun yang lalu) mantel itu jauh lebih panas daripada sekarang, mungkin sekitar 1600° C,^[38]:82 sehingga proses konveksi dalam mantel terjadi lebih cepat.
Kerak bumi mulai terbentuk ketika permukaan bumi mulai memadat, menghilangkan bekas-bekas pergeseran lempeng tektonik Hadean serta dampak dari tumbukan yang terjadi. Namun, diperkirakan kerak tersebut memiliki komposisi Basalt seperti Kerak samudera yang ada sekarang.^[1]:258 Potongan kerak benua besar yang pertama, muncul pada akhir masa Hadean, sekitar 4 miliar tahun yang lalu. Bagian yang tersisa dari benua pertama yang kecil ini disebut kraton. Potongan-potongan yang terjadi pada akhir Hadean sampai awal Arkean membentuk inti lempengan yang sampai sekarang tumbuh menjadi benua.^[39]
Batuan tertua di Bumi ditemukan di Laurentia, Kanada, yang berupa tonalit yang berumur sekitar 4 miliar tahun. Bebatuan ini menunjukkan jejak metamorfosis oleh suhu tinggi, juga biji-bijian sedimen yang telah terkikis oleh erosi selama terbawa oleh air, yang menunjukkan adanya sungai dan laut pada masa itu.^[40]

Lautan dan atmosfer

Lihat pula: Asal usul air di Bumi

Grafik menunjukkan perkiraan tekanan parsial oksigen atmosfer sepanjang waktu geologi.^[41]

Bumi biasanya diuraikan memiliki tiga atmosfer. Atmosfer pertama diperoleh dari nebula surya, terdiri dari unsur-unsur ringan (atmofil) dari nebula surya, sebagian besar merupakan hidrogen dan helium. Kombinasi dari angin matahari dan panas bumi akhirnya menghempaskan atmosfer ini, yang mengakibatkan habisnya atmosfer ini.^[42] Setelah terjadinya tumbukan, Bumi yang berbentuk cair melepaskan gas volatil, dan gas-gas lainnya dikeluarkan oleh gunung berapi, membentuk atmosfer kedua yang kaya gas rumah kaca namun miskin oksigen.^[1]:256 Akhirnya, atmosfer ketiga yang kaya oksigen muncul ketika bakteri mulai menghasilkan oksigen sekitar 2,8 miliar tahun yang lalu.^{[43]:83–84,116–117}
Dalam model awal pembentukan atmosfer dan laut, atmosfer kedua terbentuk karena pengeluaran gas volatil dari interior Bumi. Anggapan ini sekarang berubah, sebab volatil diperkirakan banyak dikeluarkan selama akresi dalam sebuah proses yang dikenal sebagai pengawagasan tubrukan. Anggapan ini memperkirakan lautan dan atmosfer sudah mulai terbentuk pada tahap pembetukan bumi.^[44] Atmosfer yang terbentuk kemungkinan berisi uap air, karbon dioksida, nitrogen, dan sejumlah kecil gas-gas lainnya.^[45]
Planetisimal dalam jarak 1 satuan astronomi (AU), jarak Bumi dari Matahari, kemungkinan tidak berpengaruh terhadap pengadaan air di Bumi, karena nebula surya terlalu panas untuk mendukung pembentukan es dan hidrasi bebatuan oleh uap air memerlukan waktu yang terlalu lama.^[44][46] Air kemungkinan besar berasal dari meteorit yang ada di sabuk luar asteroid serta beberapa embrio planet besar yang jaraknya lebih dari 2,5 AU.^[44][47] Komet mungkin juga berkontribusi terhadap pengadaan air di Bumi. Meskipun sebagian besar komet saat ini mengorbit Matahari pada jarak yang jauh, namun simulasi komputer menunjukkan bahwa pada awalnya komet-komet tersebut mengorbit Matahari pada jarak yang lebih dekat.^[40]:130-132
Seiring Bumi mulai mendingin, awan-awan mulai terbentuk. Akhirnya hujan menciptakan lautan. Bukti terbaru menunjukkan lautan mungkin telah terbentuk 4,4 miliar tahun yang lalu.^[16] Pada awal eon Arkean, lautan sudah menutupi Bumi. Formasi awal ini sulit dijelaskan karena ada masalah yang dikenal sebagai paradoks Matahari muda yang redup. Bintang diketahui akan bertambah terang dengan bertambahnya usia, dan pada saat pembentukannya, Matahari hanya memancarkan 70% dari daya saat ini. Banyak model memprediksi bahwa Bumi pernah tertutup oleh es.^[48][44] Solusi yang memungkinkan adalah, bahwa ada banyak karbon dioksida dan metana yang menghasilkan efek rumah kaca. Karbon dioksida mungkin dihasilkan oleh gunung berapi, dan metana dihasilkan oleh mikroba. Gas rumah kaca lainnya, yaitu amonia mungkin juga dikeluarkan oleh gunung berapi, namun dihancurkan secara cepat oleh radiasi ultraviolet