Chương I. Sự hình thành vũ trụ và hệ mặt trời.
- Ban đầu là một cõi hỗn mang, không lí thuyết nào có thể mô tả được. Tại một điểm kì dị, ánh sáng bùng phát khai sinh ra vật chất, năng lượng, thời gian và không gian. Đó là vụ nổ Bigbang - vụ nổ của sự sáng thế.
- BigBang tạo ra vật chất và phản vật chất. Hai loại này kết hợp với nhau tạo ra ánh sáng lan tỏa khắp vũ trụ. Vật chất còn sót lại dưới dạng các đám khí loãng. Sau thời gian dài, lực hấp dẫn khiến các đám mây khí tụ lại sinh ra các ngân hà, các hành tinh....
- 10 tỷ năm sau BigBang, ngoài rìa của dải Ngân Hà có một ngôi sao đang tàn lụi. Nó suy sụp do lực hấp dẫn và kết thúc cuộc đời mình bằng 1 vụ nổ sinh ra 1 đám khí, có thành phần chính là Hydro. Dưới tác dụng của lực xung kích từ các vụ nổ siêu tân tinh, các đám khí dần tụ lại và chuyển động xoáy tròn quanh tâm. Chính vì chuyển động xoay tròn này phát sinh lực ly tâm khiến cho hệ mặt trời có dạng hình đĩa dẹt.
- BigBang tạo ra vật chất và phản vật chất. Hai loại này kết hợp với nhau tạo ra ánh sáng lan tỏa khắp vũ trụ. Vật chất còn sót lại dưới dạng các đám khí loãng. Sau thời gian dài, lực hấp dẫn khiến các đám mây khí tụ lại sinh ra các ngân hà, các hành tinh....
- 10 tỷ năm sau BigBang, ngoài rìa của dải Ngân Hà có một ngôi sao đang tàn lụi. Nó suy sụp do lực hấp dẫn và kết thúc cuộc đời mình bằng 1 vụ nổ sinh ra 1 đám khí, có thành phần chính là Hydro. Dưới tác dụng của lực xung kích từ các vụ nổ siêu tân tinh, các đám khí dần tụ lại và chuyển động xoáy tròn quanh tâm. Chính vì chuyển động xoay tròn này phát sinh lực ly tâm khiến cho hệ mặt trời có dạng hình đĩa dẹt.
Ghi chú: Vì sao đám khí khi tụ lại thì chúng sẽ chuyển động theo vòng xoáy? Đó là do momen động lượng.
Thực tế các hiện tượng chúng ta quan sát trên Trái Đất cũng cho thấy điều này. Gió từ các hướng tụ vào sinh bão thì cơn bão đó cũng có hình xoáy ốc.
Các hành tinh cũng từ các dòng vật chất xoáy tạo thành, vì vậy chúng quay quanh trục của chính mình, và khối khí tạo thành hệ mặt trời ban đầu cũng chuyển động xoáy nên các hành tinh tạo từ đám khí ấy cũng sẽ theo quán tính mà quay quanh mặt trời.
Như vậy: chuyển động quay quanh trục của hành tinh, chuyển động quay của các hành tinh quanh mặt trời và chuyển động của mặt trời quanh dải Ngân Hà được giải thích là do quán tính ban đầu của khối khí xoáy tạo thành chúng. Hệ mặt trời, dải ngân hà đều có dạng đĩa dẹt là do lực li tâm khi khối khí xoay tròn tạo nên.
Mặt Trời hình thành ở trung tâm của đám khí xoáy, phản ứng nhiệt hạch được kích hoạt. Nó bắt đầu tỏa ra năng lượng và gió mặt trời, thổi bay các loại khí nhẹ ra xa. Do đó mà Kim Tinh, Thủy Tinh và Trái Đất được cấu tạo từ những vật chất nặng như sắt, oxi, silic,...còn các hành tinh xa hơn cấu tạo từ các loại khí nhẹ.
Trái Đất được hình thành không ở quá gần Mặt Trời để bị đốt nóng và không ở quá xa Mặt Trời để bị chìm trong băng giá. Chu kì quay quanh trục của Trái Đất là 24h, cho chúng ta ngày và đêm kéo dài 12h.
Chương II. Trái Đất, những điều kiện hình thành sự sống.
Thuở mới hình thành, hệ mặt trời ắt hẳn còn rất lộn xộn. Vô số các thiên thạch nằm rải rác trên đường đi của các hành tinh và chúng thường xuyên "oanh tạc" các hành tinh này. Những cú va chạm với các thiên thạch cỡ lớn có thể làm nghiêng trục của các hành tinh. Trái Đất cũng là 1 trong số ấy. Những cú va chạm như thế khiến Trục Trái Đất nghiêng đi 1 góc khoảng 23 độ.
Chính vì trục Trái Đất bị nghiêng nên chúng ta mới có được 4 mùa với 4 sắc thái khác nhau.
- Hình thành mặt trăng.
Mặt Trăng là 1 vệ tinh khá kì lạ, nó khá to so với 1 vệ tinh thông thường. Thành phần đá trên mặt Trăng khá giống với Trái Đất (lấy mẫu từ chuyến thám hiểm Mặt Trăng năm 1969).
Có rất nhiều giả thuyết về sự hình thành của Mặt Trăng, giả thuyết được công nhận nhiều nhất là "Mặt Trăng hình thành từ Trái Đất".
Vào thời kì hệ mặt trời còn lộn xộn, một thiên thạch lớn đã đâm sầm vào Trái Đất. Cú va chạm khủng khiếp khiến 1 phần vật chất của Trái Đất văng vào không gian, sau đó tụ lại thành Mặt Trăng. Phần lõi sắt bền vững của thiên thạch chui sâu vào tâm Trái Đất và trở thành lõi Trái Đất. Điều này giải thích tại sao Trái Đất của chúng ta có lõi.
Sự hình thành của mặt Trăng có ý nghĩa rất lớn đối với sự sống. Việc một phần khối lượng của Trái Đất phân bố ra xa khiến momen quán tính của nó tăng lên, tốc độ quay của Trái Đất giảm và quỹ đạo của Trái Đất ổn định hơn. Lực hấp dẫn của Mặt Trăng cũng gây ra hiện tượng thủy triều trên biển, góp phần vào việc tăng đa dạng sinh học.
Có một điều thú vị là thông qua tìm hiểu các hóa thạch sống là "ốc anh vũ", người ta nhận thấy ngày xưa chu kì Mặt Trăng ngắn hơn bây giờ (chỉ có 7, 8 ngày so với 30 ngày hiện tại). Điều này chứng tỏ ngày xưa Mặt Trăng khá gần Trái Đất. Do lực li tâm, Mặt Trăng đang chuyển động xa Trái Đất theo thời gian. Có thể trong tương lai ngày trên Trái Đất sẽ dài hơn.
- Sao chổi mang nước đến hành tinh.
Nước trên Trái Đất từ đâu mà có? Thuở mới hình thành, những cú va chạm mạnh khiến nước không thể tồn tại được trên bề mặt hành tinh. Nước trên Trái Đất có lẽ được mang đến từ những ngôi sao chổi - nguồn nước dồi dào trong hệ mặt trời. Ngoài ra, trên những ngôi sao chổi này có khá nhiều chất hữu cơ - viên gạch của sự sống. Nhiều nhà khoa học cho rằng rất có thể sao chổi chính là "vị thần" gieo sự sống xuống Trái Đất. Bên cạnh đó cũng có nhiều người lại cho rằng sự sống bắt nguồn từ núi lửa.
- Những cấu trúc tạo nên cái nôi cho sự sống.
Ngoài những điều kiện như: sự ổn định của quỹ đạo Trái Đất, nước và các chất hữu cơ gieo mầm sự sống...Trái Đất còn có 1 số cấu trúc đặc biệt để bảo vệ sự sống.
+ Bầu khí quyển: Trái Đất có lực hấp dẫn đủ lớn, cho phép nó có bầu khí quyển của riêng mình. Bầu khí quyển là lá chắn cơ học của sự sống, giúp chúng ta thoát khỏi những vụ va chạm với thiên thạch cỡ nhỏ. Những thiên thạch này đi vào khí quyển sẽ chịu ma sát và sức cản rất lớn của không khí, khiến nó nổ tung thành nhiều mảnh và tiêu biến (chính là sao băng mà chúng ta hay thấy). Ngoài ra nó cũng là lá chắn quang học giúp chúng ta thoát khỏi những tia bức xạ mạnh từ mặt trời và vũ trụ (tác nhân gây ung thư).
+ Từ trường Trái Đất: Từ trường Trái Đất do những cuộn xoáy của sắt lỏng bên trong nhân Trái Đất gây ra. Nếu như khí quyển là là chắn cơ học thì từ trường chính là lá chắn điện từ. Vào những ngày mặt trời hoạt động mạnh, nó sẽ có những điểm bùng nổ và phun về phía Trái Đất một lượng vật chất ở dạng ion (gọi là bão Mặt Trời). Từ trường Trái Đất sẽ đánh bật các ion này ra 2 cực (hiệu ứng lực Lorenxo).
Ở vùng cực, các ion này đi vào khí quyển phát sáng sinh ra cực quang Bắc cực.
Chương III: Trái Đất luôn vận động.
- Bên trong Trái Đất có một nguồn nhiệt khổng lồ, được duy trì bằng sự phân rã các chất phóng xạ. Chính nguồn năng lượng này đã gây ra những hoạt động địa chất như núi lửa, động đất, kiến tạo địa hình, sự trôi dạt lục địa.....
Để tìm hiểu cơ chế của những hình thái vận động này, trước hết chúng ta cần tìm hiểu cấu tạo Trái Đất.
- Cấu tạo Trái Đất.
Có thể chia Trái Đất thành 3 lớp chính:
+ Lớp vỏ ngoài được cấu tạo từ đá rắn.
+ Lớp manti ở dạng dung nham lỏng.
+ Nhân Trái Đất là lõi sắt cứng.
Lớp vỏ ngoài không phải là 1 mảng liên tục mà đứt gãy thành nhiều mảng nhỏ, người ta gọi đó là các mảng kiến tạo. Các mảng kiến tạo này trôi nổi trên bề mặt lớp manti.
Lớp manti cũng không phải là một khối dung nham tĩnh lặng. Nó luôn có những dòng đối lưu từ nhân lên đáy vỏ Trái Đất.
- Núi lửa.
Núi lửa hình thành do magma từ lớp manti phun trào thông qua những khe hở hoặc những chỗ yếu giữa các mảng lục địa.
Trên thế giới nổi tiếng nhất là "vành đai lửa Thái Bình Dương".
Núi lửa cung cấp một lượng chất hữu cơ - vô cơ lớn cho sự sống phát triển. Nó cũng từng cứu Trái Đất thoát khỏi thời kỳ băng hà. Tuy nhiên núi lửa hoạt động quá mạnh cũng có thể hủy diệt sự sống bằng việc phun quá nhiều khí - bụi vào khí quyển khiến che lấp ánh sáng Mặt Trời, đưa Trái Đất trở về với kỷ băng hà.
- Động đất
Lớp manti không phải là 1 khối magma tĩnh. Càng gần tâm Trái Đất, nhiệt độ càng cao. Càng gần bề mặt lục đại, nhiệt độ càng thấp. Vì vậy, bên trong lớp manti này luôn có các dòng đối lưu. Phần magma gần tâm Trái Đất nóng hơn sẽ trồi ra ngoài, còn phần sát bề mặt lục địa bị lạnh đi sẽ chìm vào tâm.
Chính các dòng đối lưu này đã đẩy các mảng kiến tạo nổi trên chúng di chuyển - hoặc tiến sát vào nhau hoặc tách nhau ra.
Khi hai mảng kiến tạo tiến vào nhau, mảng đại dương chìm xuống (do đá dưới đại dương chịu sức ép lớn sẽ có mật độ cao hơn). Ma sát nghỉ giữa các lớp đá sẽ ngăn chúng trượt lên nhau, điều này khiến các lớp đất đá tại chỗ tiếp xúc bị nén lại (biến dạng đàn hồi). Chúng tích trữ thế năng đàn hồi lớn dần theo thời gian. Khi lực đàn hồi đã thắng ma sát, các lớp đá trượt lên nhau 1 cách đột ngột, giải phóng năng lượng sinh ra động đất, kèm sau đó sẽ là sóng thần.
- Sự kiến tạo núi:
Khi hai mảng lục địa - lục địa xô vào nhau, do sự đồng đều về mặt độ đá nên không có hiện tượng mảng này chìm xuống dưới mảng kia, mà chúng sẽ cùng trồi lên sinh ra các dãy núi hùng vĩ.
Sự vận động bên trong Trái Đất là 1 phần tất yếu của tự nhiên, nó khiến cho sự sống trên hành tinh phải học cách thích nghi theo. Có những lúc nó đưa sự sống đến gần bờ tiệt diệt, cũng có lúc nó cứu sự sống khỏi sự diệt vong.
Chương IV: Những giai đoạn thăng trầm của sự sống.
Do sự vận động không ngừng của Trái Đất: sự phun trào núi lửa, sự hợp - tan của các lục địa....và cả những sự công kích của các thiên thạch mà sự sống trên Trái Đất trải qua những giai đoạn thăng - trầm khác nhau. Sự sống rất dễ bị "tổn thương", chỉ cần sự thay đổi nhẹ về địa chất - khí hậu sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh vật trên hành tinh. Có những thời kì "đại tuyệt chủng" trong quá khứ, sự sống đứng bên bờ diệt vong, cũng có những thời kì thuận lợi, các sinh vật phát triển với kích thước lớn chưa từng thấy.
Sở dĩ sự sống có thể tồn tại mạnh mẽ như vậy là nhờ tạo hóa đã ban cho chúng ta 2 cơ chế để thích nghi với các điều kiện biến đổi của môi trường, đó là "đột biến" và "thường biến". Thường biến là những biến đổi của cơ thể trong môi trường sống, không có tính di truyền, còn đột biến là những biến đổi trong hệ gen, có di truyền.
Đột biến không phải là cái tự nhiên mà có. Hàng ngày và hàng đêm, Trái Đất luôn đón nhận những tia bức xạ năng lượng cao từ vũ trụ.
Chúng là loại tia không nhìn thấy được, sinh ra từ những vụ nổ siêu tân tinh cách đây hàng triệu năm. Sau những năm dài chu du trong khoảng không vũ trụ, chúng đến Trái Đất, tác động vào ADN của sinh vật sống gây ra những biến đổi ---> đột biến. Những đột biến phù hợp với điều kiện môi trường sẽ tồn tại và phát triển rộng rãi, những đột biến không phù hợp sẽ giết chết sinh vật (ung thư cũng là 1 dạng đột biến).
Chính nhờ cơ chế đột biến ấy mà từ những tế bào đơn giản của mầm sống ban đầu, chúng ta đã có cả một hệ sinh vật phong phú như ngày nay.
Lịch sử của sự sống mỗi giai đoạn được ghi lại bằng cách hóa thạch và các lớp đá. Mình sẽ nêu tóm tắt 1 số giai đoạn ấn tượng nhất.
- Thời kỳ tiền Cambri: Là thời Trái Đất mới hình thành, nguội lạnh đi và các sinh vật sống bắt đầu xuất hiện. Cuối thời kỳ này, có lẽ vì lượng oxi trong không khí quá nhiều khiến nhiệt độ không khí giảm, băng lan dần xuống vùng xích đạo hình thành hiện tượng "quả cầu tuyết" hủy diệt phần lớn sự sống.
- Đại Hiến Sinh: Hoạt động của núi lửa đã thổi cacbon vào không khí phá vỡ hiệu ứng "quả cầu tuyết".
Trong đại này, có những giai đoạn núi lửa hoạt động mạnh làm khí hậu toàn cầu nóng lên, lượng oxi hòa tan trong biển giảm khiến 60% sinh vật biển bị tuyệt chủng. Cũng có những giai đoạn CO2 trong không khí bị đá vôi hấp thụ, lượng CO2 giảm khiến khí hậu toàn cầu lại lạnh đi. Trong Đại Trin Sinh, một vài kỷ có ảnh hưởng lớn đến ngày nay:
+ Kỷ phấn trắng: Thời kỳ này biển ấm và nông, tạo điều kiện cho các sinh vật tích tụ canxi như san hô, sò, ốc....phát triển mạnh. Xác các sinh vật này rất giàu Canxi. Qua nhiều triệu năm, xác của chúng tích tụ thành 1 tầng canxi dày dưới đáy biển, dưới áp lực nước, chúng bị nén lại thành đá. Các hoạt động địa chất nâng các lớp đá này lên và sự bào mòn của mưa axit tạo thành núi. Các đảo đá vôi ở Vịnh Hạ Long và núi đá vôi vùng Tây Bắc là kết quả của quá trình này.
+ Kỷ Cacbon: Thời kì này khí hậu nóng ẩm, diện tích đất liền rộng lớn cho phép những khu rừng nguyên sinh và đầm lầy phát triển mạnh. Thực vật ở thời kỳ này chủ yếu là dương xỷ khổng lồ. Hoạt động nâng lên - chìm xuống của các mảng địa chất đã vùi sâu 1 số khu rừng vào lòng đất. Tại đây, nhiệt độ, áp suất cao và trong điều kiện kín khí, gỗ dần chuyển thành than đá.
Dầu mỏ được hình thành sớm hơn kỷ Cacbon cũng bằng cơ chế tương tự. Xác của các loài động vật bị vùi sâu trong lòng đất và ở nhiệt độ cao, kín khí, các chất hữu cơ bị hóa dầu.
- Đại Trung Sinh: Các lục địa từ "siêu lục địa" tách ra và có hình dạng gần giống như ngày nay. Trong đại này có thời kỳ của loài khủng long (kỷ Jura).
+ Kỷ Jura: Không chỉ là thời kỳ hoàng kim của khủng long, ở kỷ này, khí hậu nóng ẩm tạo điều kiện cho các loài thực vật và động vật phát triển, đạt kích thước khổng lồ. Loài khủng long đã thống trị Trái Đất trong gần 150 triệu năm (Lịch sử loài người chỉ mới khoảng 200.000 năm). Trong 150 triệu năm ấy, sức mạnh, kích thước, vũ khí tự nhiên (răng, vuốt) được tôn vinh, không có khái niệm về tri thức. Có lẽ vì loài khủng long "lười học hành" mà vũ trụ đã gửi đến cho chúng một sứ giả hủy diệt. Một thiên thạch va vào Trái Đất cách đây 65 triệu năm đã chấm hết thời kì thống trị của khủng long.
- Đại Tân Sinh: Sau sự tuyệt chủng của khủng long, các loài có vú (vốn có mặt từ trước nhưng phải sống lay lắt trong các hang hốc, trốn tránh loài thằn lằn ăn thịt hung dữ) nay đã có cơ hội phát triển. Cuối đại Tân Sinh, sau khi trải qua một kỷ băng hà cách đây 10.000 năm, loài người đã chính thức chiếm lĩnh Trái Đất, đứng đầu trong hệ sinh vật.
Có thể thấy sự sống trên hành tinh phụ thuộc rất lớn vào sự vận động bên trong Trái Đất. Mỗi thời kỳ địa chất - sự phân bố các lục địa - đều có ảnh hưởng to lớn đến hệ sinh vật. Bản thân sinh vật cũng biết tự cải tạo môi trường sống cho mình. Thời mới hình thành, các loài tảo cổ đại đã góp phần tạo một bầu khí quyển giàu oxi tạo mái nhà chung cho các sinh vật khác. Bên cạnh các loài tự dưỡng (thực vật), các loài dị dưỡng (vi khuẩn, động vật, nấm) ra đời nhằm đảm bảo cân bằng lượng O2 và CO2 trong khí quyển, làm khí hậu Trái Đất ổn định. Loài người chúng ta xuất hiện có lẽ mang trên mình trách nhiệm bảo vệ sự sống trên Trái Đất khỏi những mối de dọa từ bên ngoài - điều mà loài khủng long đã không thể làm được.
hương V: Tổng kết.
- Vũ trụ được sinh ra từ một vụ nổ tràn ngập ánh sáng. Trong 1 góc nhỏ nào đó của vũ trụ, hệ Mặt Trời âm thầm hình thành. Vật chất được sinh ra bởi BigBang đang dần có ý thức và đang tìm hiểu về chính mình. Sự sống thực sự là 1 phép màu!
- Vũ trụ là 1 khối rất hỗn độn và ngẫu nhiên. Nó là những vụ nổ lớn, những lò phản ứng nhiệt hạch, những chùm tia bức xạ, những vụ qua chạm của thiên thạch, sao băng, sao chổi....Sự sống đã biết cách tận dụng tối đa những cái ngẫu nhiên mà khốc liệt ấy để tồn tại và phát triển:
+ Dòng năng lượng chảy trong hệ sinh vật được lấy từ năng lượng phản ứng nhiệt hạch của Mặt Trời.
+ Nước trên biển cả được lấy từ những ngôi sao chổi.
+ Dùng những tia bức xạ từ những vụ nổ dữ dội trong vũ trụ để đột biến.
+ Lấy những vụ va chạm thiên thạch làm thử thách, để không ngừng tiến hóa đến những cấp bậc cao hơn.
- 80 năm cuộc đời mỗi người, 200.000 năm lịch sử loài người là quá bé nhỏ so với thời không vũ trụ, quá bé nhỏ để nghĩ đến diệt vong. Sinh rồi diệt, các hành tinh đều không thoát khỏi quy luật ấy, sự sống cũng sẽ như vậy. Tiếng tăm, danh vọng của một con người cho dù vang dội đến đâu rồi cũng sẽ tan biến trong khoảng bao la của thời không.
- Sự tồn tại của mỗi chúng ta đều là ngẫu nhiên và hoàn toàn không có ý nghĩa. Thế giới vốn cũng chẳng có quy luật nào cả.
P/s : Nếu dài các bạn có thể đọc dần từng chương =]]
đối tượng nghiên cứu của Sinh học là?
Khoa học Trái Đất, vũ trụ và các hành tinh
chất và sự biến đổi các chất
vật chất, năng lượng và sự vận động của chúng
sinh vật và sự sông trên trái đất