La nascita dell’Universo rappresenta uno degli argomenti più affascinanti della storia della scienza e dell’astronomia. Secondo la teoria del Big Bang, l’Universo ebbe origine circa 13,8 miliardi di anni fa da uno stato estremamente caldo e denso che iniziò ad espandersi rapidamente dando vita allo spazio, al tempo, alla materia e all’energia. Attraverso lo studio del Big Bang, della formazione delle prime particelle, delle stelle e delle galassie, gli scienziati cercano di comprendere l’evoluzione dell’Universo e l’origine del Sistema Solare. Comprendere come si è formato l’Universo significa anche approfondire le leggi fondamentali della fisica, dell’astronomia e delle scienze naturali.

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13 miliardi e 720 milioni di anni fa
BIG BANG

Solo energia

Circa 13,8 miliardi di anni fa ebbe origine il fenomeno chiamato Big Bang, considerato l’inizio dell’Universo. In quel momento l’Universo si trovava in uno stato estremamente caldo e denso, concentrato in dimensioni infinitamente piccole rispetto a quelle attuali.

Nei primissimi istanti non esistevano ancora stelle, pianeti o atomi, ma una gigantesca concentrazione di energia e particelle elementari. Materia ed energia erano strettamente collegate e si trasformavano continuamente tra loro nelle condizioni estreme dell’Universo primordiale.

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La luce non poteva propagarsi

Per circa 380.000 anni dopo il Big Bang l’Universo continuò ad espandersi e a raffreddarsi. In queste condizioni estreme, parte dell’energia si trasformò progressivamente nelle prime particelle di materia.

La luce esisteva già, ma non poteva propagarsi liberamente nello spazio perché l’Universo era ancora estremamente caldo e denso. I fotoni venivano continuamente assorbiti e deviati dalle particelle presenti, rendendo l’Universo simile a una sorta di nebbia opaca.

Inflazione cosmica

Nei primissimi istanti avvenne inoltre una rapidissima espansione chiamata inflazione cosmica, durante la quale l’Universo aumentò enormemente le proprie dimensioni in un tempo infinitesimo.

Inflazione = aumento rapidissimo delle dimensioni

Subito dopo il Big Bang

Ecco, in sintesi, cosa avvenne nei tempi immediatamente successivi al Big Bang:

nei primissimi istanti si definirono lo spazio, il tempo e le forze fondamentali dell’Universo, tra cui la gravità;
dopo circa 1 secondo si formarono le prime particelle elementari stabili, come protoni, neutroni ed elettroni;
dopo circa 3 minuti si formarono i nuclei degli elementi più leggeri: idrogeno, elio e piccole tracce di litio;
dopo circa 380.000 anni si formarono i primi atomi e la luce poté propagarsi liberamente nello spazio.

Formazione delle stelle e dei pianeti

Circa 200 milioni di anni dopo il Big Bang, enormi nubi di gas e materia iniziarono a condensarsi per effetto della forza di gravità, dando origine alle prime stelle e alle prime galassie.

gas + materia → condensazione per gravità = stelle e galassie

Successivamente, attorno alle stelle più giovani, polveri e gas si aggregarono progressivamente attraverso il processo di accrescimento gravitazionale. Dall’unione di questi materiali si formarono i planetesimi e, in seguito, i pianeti del Sistema Solare e degli altri sistemi planetari.

Accrezione
Unione di corpuscoli di materia,
tenuti insieme dalla forza di gravità

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Formazione della Terra

La Terra si formò circa 4,5 miliardi di anni fa. Secondo le stime scientifiche più precise, la sua origine risale a un periodo compreso tra 4,54 e 4,57 miliardi di anni fa, quando l’Universo aveva già circa un terzo della sua età attuale.

Processo di accrescimento gravitazionale: la nebuolsa primordiale

Il nostro pianeta nacque all’interno di una gigantesca nube di gas e polveri cosmiche chiamata nebulosa primordiale, costituita da materiali prodotti anche dall’esplosione di antiche stelle, come le supernove.

Per effetto della forza di gravità, particelle di polvere, ghiaccio ed elementi metallici iniziarono progressivamente ad aggregarsi attraverso il processo di accrescimento gravitazionale. Nel corso di milioni di anni questi materiali formarono corpi sempre più grandi, chiamati planetesimi, che continuando a unirsi diedero origine ai pianeti del Sistema Solare, tra cui la Terra.

Formazione della Vita

La vita compare sulla Terra tra 4,4 miliardi e 2,7 miliardi di anni fa quando il raffreddamento della Terra arriva a una temperatura sufficiente alla comparsa dell’Acqua.

La comparsa dell’Acqua (4,4 miliardi di anni fa) e l’inizio dei processi fotosintetici (2,7 miliardi di anni fa) hanno dato origine alla Vita sulla Terra.

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Atmosfera

nvolucro gassoso di varia composizione
→ atmo/vapore + -sfera/palla

Generazione dei composti organici nell’atmosfera primitiva

Quando la Terra era nella prima fase della sua esistenza, c’erano potenti sorgenti di energia sotto forma di:

Radiazioni ultraviolette del Sole
Raggi cosmici
Energia elettrica dei fulmini
Radiazioni dalle rocce radioattive
Calore dei vulcani

L’energia proveniente da queste sorgenti avrebbe scisso le molecole dei gas dell’atmosfera primitiva, ricomponendole poi in molecole di composti organici. Tali composti organici, trascinati dalle piogge, si sarebbero raccolti negli oceani e negli altri specchi d’acqua e qui, in assenza di organismi viventi in grado di distruggerli e di ossigeno per ossidarli, si sarebbero gradualmente condensati e avrebbero formato i primi organismi molto semplici.

L’atmosfera primitiva

L’Atmosfera primitiva era una condensazione a bassa intensità di gas leggeri (idrogeno, elio e altri gas inerti) che era la stessa già presente nello spazio.

Questi gas erano condensati a bassa intensità e si disperdevano facilmente nello spazio.

La Terra in questa fase aveva un’altissima temperatura che rendeva impossibile la nascita della Vita.

Gli organismi primordiali

ETEROTROFI-ANAEROBI
Gli organismi primordiali comparsi sulla Terra sarebbero stati eterotrofi in quanto si nutrivano delle sostanze presenti nel mare e anaerobi in quanto non era presente ossigeno nell’atmosfera.

Nascita dell’Uomo

L’Uomo moderno, ovvero l’Homo Sapiens Sapiens, compare sulla Terra circa 200.000 anni fa a seguito di un processo evolutivo iniziato coi protoprimati, ramo dal quale discendono anche le scimmie antropomorfe.

BIG BANG – Tredici miliardi e 720 milioni di anni fa
FORMAZIONE DI SPAZIO, TEMPO E FORZA DI GRAVITA’ – Dopo 1/miliardesimo di secondo
FORMAZIONE DI ELETTRONI, NEUTRONI E PROTONI – Dopo 1 secondo
FORMAZIONE DI IDROGENO, ELIO E TRACCE DI LITIO – Dopo 3 minuti
FORMAZIONE DELLE STELLE – Dopo 200 milioni di anni
FORMAZIONE DEL SISTEMA SOLARE – 4,6 miliardi di anni fa
FORMAZIONE DELLA TERRA – 4.540.000.000 e 4.567.000.000 di anni fa
FORMAZIONE DELLA VITA SULLA TERRA – 4,4 miliardi e 2,7 miliardi di anni fa
COMPARSA DELL’UOMO SULLA TERRA – 200.000 anni fa