בעקבות מחקר של כדור הארץ והירח, הצליחו המדענים לחבר את ההיסטוריה המשותפת שלהם. הפלנטה שלנו והלוויין שלה הם מערכת כפולה שנוצרה לפני 4.6 מיליארד שנה. מקור הירח כנראה בהתנגשות ענקית בשלבים המאוחרים של היווצרות כדור הארץ, לאחר שליבת הברזל של כדור הארץ כבר נוצרה. הירח נוצר קרוב לכדור הארץ מהחומר שהתפזר בעקבות ההתנגשות, ומאז הוא נע במסלול מעגלי בקירוב ומגדיל באיטיות את רדיוס מסלולו, בגלל כוחות הגאות והשפל. גילה של מערכת כדור הארץ–ירח והכרונולוגיה של ההיסטוריה של כדור הארץ נמדדים בשיטת התיארוך הרדיואקטיבי. תהליך פיזיקלי זה, המובן היטב, מספק גם את האנרגיה שמניעה את מרבית האבולוציה הגיאולוגית של כדור הארץ.
באדיבות ויקיפדיה
גם לכדור הארץ וגם לירח היה בעבר פנים מותך או מותך חלקית. מצב זה איפשר התמיינות: הפרדה של סלעים לפי צפיפותם בהשפעת הכבידה. החומרים הצפופים ביותר (בעיקר ברזל) נמצאים בליבת כדור הארץ. תהליך זה מסביר את מבנה ההרכב הכולל של כדור הארץ והירח, עם ליבה צפופה במרכז וסלעים קלים יותר היוצרים קרום על פני השטח.
שלא כמו הירח, כדור הארץ גדול מספיק כדי לשמור על חלק גדול מהחום הפנימי המקורי שלו לאורך 4.5 מיליארד שנים. בנוסף, כדור הארץ ממשיך להתחמם מהדעיכה הרדיואקטיבית של חומרים בקרום שלו. רק השכבה החיצונית הדקה, הליתוספירה (הקרום והחלק העליון של המעטפת), נוקשה. חלק ניכר מהמעטפת של כדור הארץ חם ונמצא במצב פלסטי, ומתקיימת בו זרימה איטית של סלע חם, היוצרת מאמצים בליתוספירה וגורמת לרעידות אדמה ולפעילות טקטונית. טקטוניקת הלוחות מתארת את התזוזה וההתחדשות המתמדות של הלוחות, כולל היבשות, על פני כדור הארץ. פעילות גיאולוגית זו מסבירה מדוע רוב פני השטח של כדור הארץ הם צעירים יחסית, וגילם אינו עולה על כמה מאות מיליוני שנים. רק במקומות ספורים בפלנטה, כמו גרינלנד, דרום אפריקה ומערב אוסטרליה, נשתמר קרום קדום בן יותר משלושה מיליארד שנה. מכיוון שרוב הסלעים השתנו לאורך הזמן בהשפעת חום ולחץ, קשה לשחזר את התנאים הפיזיקליים ששררו בכדור הארץ הקדום.
לעומת זאת, פני הירח השכן הקרוב, הם בני שלושה עד ארבעה מיליארד שנים, והוא עמוס מכתשים. בגלל שהירח כה קטן, הוא התקרר מהר יותר, ועכשיו פנימו כמעט מת והליתוספירה שלו עבה. על פני השטח שלו יש פחות סימנים לעיצוב מבפנים, ואלה שקיימים נוצרו בראשית ימיו, כשפנימו עוד היה חם. התהליך הדומיננטי שעיצב את פני הירח בשלושת מיליארד השנים האחרונות הגיע מבחוץ. לאורך תקופות ארוכות פגעו אסטרואידים ושביטים בפני הירח, ויצרו את פני השטח רבי המכתשים האופייניים לו. הקרקע הגרגרית שאסטרונאוטים של אפולו הלכו עליה היא תוצאה של פגיעת מטאוריטים קטנים שכתשו את פני השטח. לא קיימים בירח תהליכים פנימיים הגורמים "למיחזור" פני השטח. כדור הארץ סובל מאותה הסתערות של אסטרואידים ושביטים, אבל האטמוספירה שורפת את הגופים הקטנים יותר עוד לפני שהם נוחתים. טקטוניקת הלוחות, הפעילות הגעשית והשחיקה על ידי הרוח והגשם טשטשו את רוב התיעוד הנותר של המכתשים.
שילוב ממצאי מחקר על שכבות סלע, מאובנים ותיארוך רדיומטרי מאפשר לבנות כרונולוגיה של כדור הארץ ואת סולם הזמנים הגיאולוגי. שכבות הסלע חושפות רצף של מינים פרהיסטוריים בדרגות מורכבות שונות, ובתיעוד המאובנים יש אי-רציפויות חדות. רוב המינים שחיו אי פעם על כדור הארץ, יותר מ-99% לפי ההערכות, נכחדו. אחת ההכחדות ההמוניות נגרמה מפגיעת אסטרואיד לפני כ-66 מיליון שנה. ההכחדה ההמונית הגדולה ביותר התרחשה לפני כ-252 מיליון שנה, והגורם המרכזי שמיוחס לה הוא התפרצויות געשיות נרחבות בסיביר, שגרמו להתחממות גלובלית ולשינויים קיצוניים באוקיינוסים. האבולוציה של החיים על כדור הארץ שובשה מפעם לפעם בקטסטרופות, וחלקן נגרמו מפגיעת גופים מהחלל. לכן ההיסטוריה של כדור הארץ לא התרחשה במערכת סגורה, והושפעה גם מגורמים קוסמיים.
רוב השינויים הסביבתיים של כדור הארץ התרחשו באיטיות, על פני מיליוני שנים. כך, למשל, הצטבר החמצן באטמוספירה בזכות הפוטוסינתזה של אורגניזמים זעירים לפני כמה מיליארדי שנים. שינויים סביבתיים נמשכים כל העת, חלקם נגרמים על ידי הפעילות האנושית בפרק זמן קצר מאוד (לעומתם אבולוציה ביולוגית זקוקה לזמן רב יותר כדי להגיב). הפעילות האנושית דיללה את שכבת האוזון והגבירה את תכולת הפחמן הדו-חמצני באטמוספירה, דבר שגורם להתחממות כדור הארץ.
ההבדל במסה מסביר את רוב ההבדלים בין כדור הארץ לירח. כדור הארץ הוא כל כך מסיבי שאנרגיה רבה משתחררת על ידי דעיכה רדיואקטיבית בתוך הסלעים הפנימיים. החום הנפלט מתיך את הסלע, ומניע את הפעילות של קרום כדור הארץ. מסת הירח היא רק 1/80 ממסת הארץ. ולכן יש בו, באופן יחסי, פחות אנרגיה מדעיכה רדיואקטיבית. החום שנוצר בתוך הירח אינו מספיק כדי להמיס סלעים ולגרום לפעילות גיאולוגית. הבדל פשוט זה ממחיש את התחרות הבסיסית בין כוחות פנימיים וחיצוניים בקביעת תנאי השטח על פני הפלנטות. באופן כללי, סביר יותר שפלנטה מסיבית תשמור על פנים חם, כך שהכוחות הגיאולוגיים הפנימיים יוכלו לנצח בתחרות על עיצוב פני השטח. גופים קטנים יותר מאבדים את החום שלהם מהר עוד יותר ונותרה בהם רק פעילות גיאולוגית פנימית מועטת, ולכן פגיעות מבחוץ ממלאות את התפקיד המרכזי בעיצוב תכונות פני השטח שלהם.
→ הסעיף הקודם: 4.19 חום פנימי בפלנטות וכוכבים | הסעיף הבא: 5.2 ניסיונות בהערכת גיל הארץ ←