Il termine “evoluzione” di solito si riferisce all’evoluzione biologica degli esseri viventi. Ma i processi con cui i pianeti, stelle, galassie, e la forma universo e cambiare nel tempo sono anche tipi di “evoluzione.”In tutti questi casi c’è cambiamento nel tempo, anche se i processi coinvolti sono molto diversi.
Alla fine del 1920 l’astronomo americano Edwin Hubble fece una scoperta molto interessante e importante., Hubble ha fatto osservazioni che ha interpretato come mostrando che stelle e galassie lontane si stanno allontanando dalla Terra in ogni direzione. Inoltre, le velocità di recessione aumentano in proporzione alla distanza, una scoperta che è stata confermata da numerose e ripetute misurazioni fin dai tempi di Hubble. L’implicazione di questi risultati è che l’universo si sta espandendo.
L’ipotesi di Hubble di un universo in espansione porta a certe deduzioni. Uno è che l’universo era più condensato in un momento precedente., Da questa deduzione venne il suggerimento che tutta la materia e l’energia attualmente osservate nell’universo fossero inizialmente condensate in una massa molto piccola e infinitamente calda. Un’enorme esplosione, nota come Big Bang, ha poi inviato materia ed energia in espansione in tutte le direzioni.
Questa ipotesi del Big Bang ha portato a deduzioni più verificabili. Una di queste deduzioni era che la temperatura nello spazio profondo oggi dovrebbe essere di diversi gradi sopra lo zero assoluto. Le osservazioni hanno mostrato che questa deduzione è corretta., Infatti, il satellite Cosmic Microwave Background Explorer (COBE) lanciato nel 1991 ha confermato che il campo di radiazione di fondo ha esattamente lo spettro previsto da un’origine del Big Bang per l’universo.
Mentre l’universo si espandeva, secondo l’attuale comprensione scientifica, la materia si raccoglieva in nuvole che cominciarono a condensarsi e ruotare, formando i precursori delle galassie. All’interno delle galassie, inclusa la nostra galassia della Via Lattea, i cambiamenti di pressione hanno causato la formazione di nuvole distinte di gas e polvere., In alcune di queste nubi, dove c’era massa sufficiente e le forze giuste, l’attrazione gravitazionale ha causato il collasso della nube. Se la massa di materiale nella nube era sufficientemente compressa, iniziarono le reazioni nucleari e nacque una stella.
Una parte delle stelle, incluso il nostro sole, si è formata nel mezzo di un disco rotante appiattito di materiale., Nel caso del nostro sole, il gas e la polvere all’interno di questo disco si scontrarono e si aggregarono in piccoli grani, e i grani si formarono in corpi più grandi chiamati planetesimi (“pianeti molto piccoli”), alcuni dei quali raggiunsero diametri di diverse centinaia di chilometri. In fasi successive questi planetesimi si fusero nei nove pianeti e nei loro numerosi satelliti. I pianeti rocciosi, inclusa la Terra, erano vicini al sole e i pianeti gassosi erano in orbite più lontane.
Le età dell’universo, della nostra galassia, del sistema solare e della Terra possono essere stimate utilizzando metodi scientifici moderni., L’età dell’universo può essere derivata dalla relazione osservata tra le velocità e le distanze che separano le galassie. Le velocità delle galassie lontane possono essere misurate con molta precisione, ma la misurazione delle distanze è più incerta. Negli ultimi decenni, le misurazioni dell’espansione di Hubble hanno portato a età stimate per l’universo tra 7 miliardi e 20 miliardi di anni, con le misurazioni più recenti e migliori nell’intervallo tra 10 miliardi e 15 miliardi di anni.,
Figura
Un disco di polvere e gas, che appare come una banda scura in questa fotografia del telescopio spaziale Hubble, taglia in due una nebulosa incandescente attorno a una stella molto giovane nella costellazione del Toro. Dischi simili possono essere visti intorno ad altre stelle vicine e si pensa che forniscano il (altro…)
L’età della Via Lattea è stata calcolata in due modi. Uno riguarda lo studio degli stadi osservati di evoluzione di stelle di dimensioni diverse in ammassi globulari., Gli ammassi globulari si verificano in un debole alone che circonda il centro della Galassia, con ogni ammasso contenente da centomila a un milione di stelle. Le quantità molto basse di elementi più pesanti dell’idrogeno e dell’elio in queste stelle indicano che devono essersi formate all’inizio della storia della Galassia, prima che grandi quantità di elementi pesanti fossero create all’interno delle generazioni iniziali di stelle e successivamente distribuite nel mezzo interstellare attraverso esplosioni di supernova (il Big Bang stesso ha creato principalmente atomi di idrogeno ed elio)., Le stime dell’età delle stelle negli ammassi globulari rientrano nell’intervallo da 11 miliardi a 16 miliardi di anni.
Un secondo metodo per stimare l’età della nostra galassia si basa sulle abbondanze presenti di diversi elementi radioattivi a lunga vita nel sistema solare. Le loro abbondanze sono stabilite dai loro tassi di produzione e distribuzione attraverso supernove che esplodono. Secondo questi calcoli, l’età della nostra galassia è compresa tra 9 miliardi e 16 miliardi di anni., Quindi, entrambi i modi di stimare l’età della Via Lattea sono d’accordo tra loro, e sono anche coerenti con la stima derivata indipendentemente per l’età dell’universo.
Gli elementi radioattivi presenti naturalmente nelle rocce e nei minerali forniscono anche un mezzo per stimare l’età del sistema solare e della Terra. Molti di questi elementi decadono con emivita compresa tra 700 milioni e più di 100 miliardi di anni (l’emivita di un elemento è il tempo necessario per metà dell’elemento per decadere radioattivamente in un altro elemento)., Usando questi custodi del tempo, si calcola che i meteoriti, che sono frammenti di asteroidi, si siano formati tra 4,53 miliardi e 4,58 miliardi di anni fa (gli asteroidi sono piccoli “planetoidi” che ruotano attorno al sole e sono resti della nebulosa solare che ha dato origine al sole e ai pianeti). Gli stessi custodi del tempo radioattivi applicati ai tre campioni lunari più antichi restituiti sulla Terra dagli astronauti dell’Apollo rendono età comprese tra 4,4 miliardi e 4,5 miliardi di anni, fornendo stime minime per il tempo trascorso dalla formazione della luna.,
Le rocce più antiche conosciute sulla Terra si trovano nel Canada nord-occidentale (3,96 miliardi di anni), ma rocce ben studiate quasi altrettanto vecchie si trovano anche in altre parti del mondo. Nell’Australia occidentale, i cristalli di zircone racchiusi all’interno di rocce più giovani hanno età fino a 4,3 miliardi di anni, rendendo questi minuscoli cristalli i materiali più antichi finora trovati sulla Terra.
Le migliori stime dell’età della Terra si ottengono calcolando il tempo necessario per lo sviluppo degli isotopi di piombo osservati nei minerali di piombo più antichi della Terra. Queste stime rendono 4.,54 miliardi di anni come l’età della Terra e delle meteoriti, e quindi del sistema solare.
Le origini della vita non possono essere datate con la stessa precisione, ma ci sono prove che organismi simili a batteri vivevano sulla Terra 3,5 miliardi di anni fa, e potrebbero essere esistiti anche prima, quando si formò la prima crosta solida, quasi 4 miliardi di anni fa. Questi primi organismi devono essere stati più semplici degli organismi viventi oggi. Inoltre, prima dei primi organismi ci devono essere state strutture che non si chiamerebbero “vivi” ma che ora sono componenti degli esseri viventi., Oggi, tutti gli organismi viventi memorizzano e trasmettono informazioni ereditarie utilizzando due tipi di molecole: DNA e RNA. Ciascuna di queste molecole è a sua volta composta da quattro tipi di subunità note come nucleotidi. Le sequenze di nucleotidi in particolare lunghezze di DNA o RNA, note come geni, dirigono la costruzione di molecole note come proteine, che a loro volta catalizzano reazioni biochimiche, forniscono componenti strutturali per gli organismi e svolgono molte delle altre funzioni da cui dipende la vita. Le proteine sono costituite da catene di subunità note come amminoacidi., La sequenza dei nucleotidi nel DNA e nell’RNA determina quindi la sequenza degli amminoacidi nelle proteine; questo è un meccanismo centrale in tutta la biologia.
Esperimenti condotti in condizioni destinate ad assomigliare a quelle presenti sulla Terra primitiva hanno portato alla produzione di alcuni dei componenti chimici di proteine, DNA e RNA. Alcune di queste molecole sono state rilevate anche in meteoriti provenienti dallo spazio esterno e nello spazio interstellare da astronomi che utilizzano radiotelescopi., Gli scienziati hanno concluso che i” mattoni della vita ” avrebbero potuto essere disponibili all’inizio della storia della Terra.
Una nuova importante strada di ricerca si è aperta con la scoperta che alcune molecole fatte di RNA, chiamate ribozimi, possono agire come catalizzatori nelle cellule modem. In precedenza si era pensato che solo le proteine potessero servire come catalizzatori necessari per svolgere specifiche funzioni biochimiche. Così, nel primo mondo prebiotico, le molecole di RNA avrebbero potuto essere “autocatalitiche” – cioè, avrebbero potuto replicarsi molto prima che ci fossero catalizzatori proteici (chiamati enzimi).,
Esperimenti di laboratorio dimostrano che le molecole di RNA autocatalitiche replicanti subiscono cambiamenti spontanei e che le varianti di molecole di RNA con la maggiore attività autocatalitica vengono a prevalere nei loro ambienti. Alcuni scienziati favoriscono l’ipotesi che ci fosse un primo “mondo di RNA” e stanno testando modelli che portano dall’RNA alla sintesi di semplici molecole di DNA e proteine. Questi assemblaggi di molecole alla fine potrebbero essere stati impacchettati all’interno delle membrane, costituendo così le “protocelle”—prime versioni di cellule molto semplici.,
Per coloro che stanno studiando l’origine della vita, la domanda non è più se la vita possa aver avuto origine da processi chimici che coinvolgono componenti non biologici. La domanda invece è diventata quale di molti percorsi potrebbe essere stato seguito per produrre le prime cellule.
Saremo mai in grado di identificare il percorso di evoluzione chimica che è riuscito a iniziare la vita sulla Terra? Gli scienziati stanno progettando esperimenti e speculando su come la Terra avrebbe potuto fornire un sito ospitale per la segregazione delle molecole in unità che avrebbero potuto essere i primi sistemi viventi., La recente speculazione include la possibilità che le prime cellule viventi potrebbero essere sorti su Marte, semina Terra attraverso i molti meteoriti che sono noti per viaggiare da Marte al nostro pianeta.
Naturalmente, anche se una cellula vivente dovesse essere fatta in laboratorio, non proverebbe che la natura abbia seguito lo stesso percorso miliardi di anni fa. Ma è compito della scienza fornire spiegazioni naturali plausibili per i fenomeni naturali., Lo studio dell’origine della vita è un’area di ricerca molto attiva in cui si stanno facendo importanti progressi, sebbene il consenso tra gli scienziati sia che nessuna delle ipotesi attuali è stata finora confermata. La storia della scienza mostra che problemi apparentemente intrattabili come questo possono diventare suscettibili di soluzione in seguito, a seguito di progressi nella teoria, strumentazione, o la scoperta di nuovi fatti.,
Creazionista Vista l’Origine dell’Universo, la Terra, e la Vita
Molte persone religiose, tra cui molti scienziati sostengono che Dio ha creato l’universo e i vari processi di guida fisica e l’evoluzione biologica e che questi processi hanno portato alla creazione di galassie, il nostro sistema solare, e la vita sulla Terra. Questa credenza, che a volte viene definita “evoluzione teistica”, non è in disaccordo con le spiegazioni scientifiche dell’evoluzione., In effetti, riflette il carattere notevole e stimolante dell’universo fisico rivelato dalla cosmologia, dalla paleontologia, dalla biologia molecolare e da molte altre discipline scientifiche.
I sostenitori della “scienza della creazione” hanno una varietà di punti di vista. Alcuni sostengono che la Terra e l’universo sono relativamente giovani, forse solo 6.000 a 10.000 anni., Questi individui spesso credono che l’attuale forma fisica della Terra possa essere spiegata dal “catastrofismo”, incluso un diluvio universale, e che tutti gli esseri viventi (inclusi gli esseri umani) siano stati creati miracolosamente, essenzialmente nelle forme che ora li troviamo.
Altri sostenitori della scienza della creazione sono disposti ad accettare che la Terra, i pianeti e le stelle possano essere esistiti per milioni di anni. Ma sostengono che i vari tipi di organismi, e in particolare gli esseri umani, avrebbero potuto avvenire solo con un intervento soprannaturale, perché mostrano “design intelligente.,”
In questo opuscolo, entrambi questi punti di vista “Giovane Terra” e “Vecchia Terra” sono indicati come “creazionismo” o “creazione speciale.”
Non ci sono dati scientifici validi o calcoli a sostegno della convinzione che la Terra è stata creata solo poche migliaia di anni fa. Questo documento ha riassunto la grande quantità di prove per la grande era dell’universo, la nostra galassia, il sistema solare e la Terra dall’astronomia, dall’astrofisica, dalla fisica nucleare, dalla geologia, dalla geochimica e dalla geofisica., Metodi scientifici indipendenti danno costantemente un’età per la Terra e il sistema solare di circa 5 miliardi di anni, e un’età per la nostra galassia e l’universo che è due o tre volte maggiore. Queste conclusioni rendono l’origine dell’universo nel suo complesso intelligibile, conferiscono coerenza a molti rami diversi della scienza e formano le conclusioni fondamentali di un notevole corpo di conoscenza sulle origini e sul comportamento del mondo fisico.,
Né vi è alcuna prova che l’intero record geologico, con la sua ordinata successione di fossili, sia il prodotto di un singolo diluvio universale che si è verificato poche migliaia di anni fa, è durato poco più di un anno e ha coperto le montagne più alte a una profondità di diversi metri. Al contrario, i depositi intertidali e terrestri dimostrano che in nessun momento registrato in passato l’intero pianeta è stato sott’acqua., Inoltre, un diluvio universale di grandezza sufficiente a formare le rocce sedimentarie viste oggi, che insieme sono spesse molti chilometri, richiederebbe un volume d’acqua molto più grande di quanto sia mai esistito sulla Terra e nella Terra, almeno dalla formazione della prima crosta solida conosciuta circa 4 miliardi di anni fa. La convinzione che i sedimenti della Terra, con i loro fossili, siano stati depositati in una sequenza ordinata in un anno sfida tutte le osservazioni geologiche e i principi fisici riguardanti i tassi di sedimentazione e le possibili quantità di materia solida sospesa.,
I geologi hanno costruito una storia dettagliata della deposizione di sedimenti che collega particolari corpi di roccia nella crosta terrestre a particolari ambienti e processi. Se i geologi del petrolio potessero trovare più petrolio e gas interpretando la registrazione delle rocce sedimentarie come il risultato di una singola inondazione, certamente favorirebbero l’idea di una tale inondazione, ma non lo fanno. Invece, questi lavoratori pratici sono d’accordo con i geologi accademici sulla natura degli ambienti deposizionali e del tempo geologico., I geologi del petrolio sono stati pionieri nel riconoscimento di depositi fossili che si sono formati nel corso di milioni di anni in ambienti come fiumi serpeggianti, delta, spiagge sabbiose e barriere coralline.
L’esempio della geologia del petrolio dimostra uno dei grandi punti di forza della scienza. Utilizzando la conoscenza del mondo naturale per prevedere le conseguenze delle nostre azioni, la scienza consente di risolvere i problemi e creare opportunità utilizzando la tecnologia. La conoscenza dettagliata necessaria per sostenere la nostra civiltà avrebbe potuto essere derivata solo attraverso l’indagine scientifica.,
Gli argomenti dei creazionisti non sono guidati da prove che possono essere osservate nel mondo naturale. La creazione speciale o l’intervento soprannaturale non sono soggetti a test significativi, che richiedono la previsione di risultati plausibili e quindi il controllo di questi risultati attraverso l’osservazione e la sperimentazione. In effetti, le affermazioni di “creazione speciale” invertono il processo scientifico. La spiegazione è vista come inalterabile e le prove sono ricercate solo per sostenere una particolare conclusione con qualsiasi mezzo possibile.