|
|||||||||||||||
Solsystemets dannelse - omfattende sortering af urstoffet
Hele vores Solsystem med planeter, måner, asteroider og kometer blev dannet ved en fælles begivenhed for ca. 4,6 milliarder år siden. I den græske mytologi forestillede man sig, at verden opstod ud af en tåge – en nebula. Den moderne astrofysik har beholdt det malende navn, nebula, om den sky af gasser og støv, som kondenserede og klumpede sig sammen til bestanddelene i Solsystemet.
Jorden er altså født af Solens nebula, og Jorden har to søsterplaneter Venus og Mars. De tre planeter er dannet gennem de samme processer – ud fra det samme grundmateriale og på samme tid. De ligger i nogenlunde samme afstand fra Solen, og man kunne forvente, at de ville have udviklet sig på samme måde gennem tiden. Men der er store forskelle mellem disse såkaldte ”jordlignende” planeter. Til forskel fra Jorden har både Mars og Venus atmosfærer af næsten ren CO2. Venus har en temperatur på ca. 450 °C og et tryk på 90 atmosfære på overfladen. Mars har en tynd, kold atmosfære med et tryk på kun 1/100 atmosfære. Med temperaturer ned til –120 °C falder der kulsyresne på polerne
Homogen start
Planeterne opstod ved at gasserne i Solens nebula fortættedes, hvorefter de faste partikler samledes i stadig større objekter ved deres tilfældige sammenstød i den kaotisk roterende sky. De største partikler havde størst sandsynlighed for at blive ramt af nye partikler, simpelthen fordi de fyldte mere. Altså voksede de store klumper på de mindres bekostning. De begyndte at danne legemer, der med deres tyngde var store nok til at tiltrække fjernere liggende objekter. Disse ”planetesimaler” stødte sammen i gigantiske kollisioner og smeltede med tiden sammen til stadig større legemer.
Omtrent 30 millioner år efter nebulaens fødsel var planeterne dannet. De jordlignende planeter blev således oprindeligt opbygget af ensartet og homogent materiale.
Den verden, vi kender i dag, består af en lang række forskellige materialer og miljøer. Det oprindelige materiale er blevet sorteret ud i landjord, have og atmosfære, hvor landjorden igen kan underinddeles i en lang række forskellige bjergarter, som er opbygget af en mængde forskellige mineraler. Geologien søger at belyse de processer, som sorterede det oprindelige homogene materiale ud i alle disse forskellige produkter.
Langsom entropiændring
Der er en fysisk-kemisk grundlov i Universet, som vi har erfaret gennem dagligdags gøremål og fået bekræftet gennem eksperimenter. Det er en lov, som vi ikke kan begrunde ud fra nogen anden naturlov. Loven beskriver altså et faktum, som vi er nødt til at tage til efterretning – også selv om vi ikke forstår dens årsag. Det er loven om at processer, som forløber spontant - så at sige af egen fri vilje – altid vil føre til, at entropien i Universet øges.
Entropien afspejler graden af uorden, hvor den totale uorden og dermed højeste entropi vil være, at hele Universet består af homogent materiale med samme temperatur overalt. Med den erkendelse må man jo undre sig over at vores planet har udviklet sig fra en uordnet homogen masse, til et velordnet system af forskellige materialer, som er pænt sorteret ud i passende bunker, så som kontinenter, have og atmosfære.
Den grundlæggende årsag ligger gemt i et andet fænomen, som vi heller ikke forstår årsagen til. Nemlig det, man kunne betegne som Universets vrangvillighed. Lige så gerne Universet vil øge sin entropi, lige så omhyggelig er det med at gøre det på den langsomst mulige måde. Hvis vi søger at ændre på en del af verden, vil fysikken og kemien søge at modvirke ændringen efter bedste evne – udtrykt som ”Le Châteliers princip”. Hvis vi fx forsøger at opvarme et stof, vil det reagere med endoterme reaktioner – processer som forbruger varmeenergi – og dermed bremse opvarmningen. Et godt eksempel er, at vand begynder at fordampe, når vi tilfører varme – vi kan have en gryde stående på fuldt blus uden at temperaturen overstiger 100 °C, så længe vandet har mulighed for at fordampe.
Energiomsætning
Trangen til at hæmme produktionen af entropi kommer til udtryk ved, at Jorden – samtidig med at den taber varmeenergi til Universet – søger at skabe orden i stoffet. Jordens indre er omkring 6.000 K. Universets temperatur er for tiden 3 K. Afkølingen af Jorden bidrager derfor til at øge Universets entropi. Opsplitningen af det homogene materiale i Jorden i forskellige materialer med forskellig kemisk sammensætning skaber orden og forbruger derfor entropi. Derved mindskes produktionen af entropi for den samlede sum af processer i Universet. Dette overordnede princip kommer naturligvis til udtryk i en næsten uendelig række af komplekse kemiske processer, som vi kun lige er begyndt at forstå i bare nogen detalje.