Kolmas planeetta Auringosta lukien on oma Maapallomme (tai lyhyesti vain Maa tai Tellus, miten kukin sitä haluaa kutsua) ja on aurinkokuntamme viidenneksi suurin planeetta. Maan etäisyys Auringosta on 149 600 000 km (1 AU), halkaisija 12 756,3 km ja massa 5,8E24 kg. Maa on maankaltaisista planeetoista suurin.

Maa on myös sikäli erikoisessa asemassa aurinkokunnassamme, että ainoastaan täällä tiedetään varmasti olevan elämää. Maapallon elämän älyllisyydestä sitten voidaankin olla montaa eri mieltä.

Maan seuralaiset

Maalla on yksi luonnollinen kiertolainen, Kuu. Myös Asteroidi 3753 (1986 TO):lla on monimutkainen kiertoratasuhde Maan kanssa; se ei silti ole oikeastaan kuu vaan siitä käytetään mieluummin termiä "kumppani". Se on hieman samanlaisessa asemassa kuin Saturnuksen kuut Janus ja Epimetheus.

Urugualainen tähtitieteilijä Gonzalo Tancredi on esittänyt, että maapallolla voi olla useitakin väliaikaisia kuita. Esimerkiksi asteroidi 1991 VG oli vuonna 1991 jonkin aikaa löyhässä sidoksessa maapalloon, jolloin Maalla oli kaksi kuuta. Samalla tavoin asteroidi 2000 SG344 tulee olemaan vuonna 2029 jonkin aikaa maapallon toisena kuuna.

Molemmat näistä asteroideista kiertävät Aurinkoa melkolailla samankaltaisilla radoilla kuin Maa, mistä johtuen maapallo voi siepata ne väliaikaisesti seuralaisekseen.

Maapallon läheltä löytyi helmikuun alkupäivinä 1999 pieni asteroidi 1999 GC9, joka myöskin kiertää Aurinkoa hyvin lähellä Maan rataa. Asteroidin kiertoaika on 1.09 vuotta (eli hieman enemmän kuin Maalla). Asteroidin läpimitta on vajaat 50 metriä ja arvellaan, että se voisi olla Kuusta irronnut kalliolohkare.

Maan rakenne

Maan pinnasta on 71% veden peitossa. Maa on ainoa planeetta, jonka pinnalla vesi voi esiintyä nestemäisessä muodossa (olkoonkin että Saturnuksen kuun Titanin pinnan alla voi olla nestemäistä etaania tai metaania ja Jupiterin kuun Europan pinnan alla nestemäistä vettä). Luonnollisesti nestemäinen vesi on tarpeen sen kaltaiselle elämälle kuin me tunnemme. Valtamerten lämmityskapasiteetti on myöskin hyvin tärkeä Maan lämpötilan pitämiseksi suhteellisen vakiona.

Maapallo on jakautunut useisiin kerroksiin, joissa on erilaiset kemialliset ja seismiset ominaisuudet.

Maankuori on ohuempi merien kohdalla kuin mantereitten kohdalla. Sisempi ydin ja kuorikerros ovat kiinteää ainetta ja vaippakerrokset sulaa ainetta. Ydin on muodostunut raudasta ja nikkelistä. Ytimen lämpötila on 7500 K. Vaipat koostuvat todennäköisesti pääasiassa rautasulfideista, raudan ja magneesiumin silikaateista, piistä, sekä hapesta, joiden lisäksi niissä on hieman rautaa, kalsiumia ja alumiinia. Tiedot on saatu eismisillä mittauksilla, suoria havaintoja on saatu vain laavapurkauksista, jotka kertovat ylemmän vaipan koostumuksesta, mutta muuten aapallon rakenteen tiedot ovat saamatta. Maankuori on pääasiassa kvartsia ja muita silikaatteja, kuten maasälpää.

Maapallon kemiallinen koostumus on kokonaisuutena ottaen seuraava: 34.5% rautaa, 29.5% happea, 15.2% piitä, 12.7% magnesiumia, 2.4% nikkeliä ja 1.9% rikkiä.

Maapallo on aurinkokunnan tihein kappale. Muilla maapallon kaltaisilla eli kivisillä planeetoilla (Merkurius, Venus, Maa ja Mars, joskus myös Maan Kuu lasketaan tähän joukkoon) on todennäköisesti paljolti samanlainen rakenne ja kemiallinen koostumus kuin Maalla eli ne muodostuvat pääasiassa kivestä ja metalleista, ne ovat tiheitä, niillä on hidas pyörimisliike, kiintä pinta, eikä niillä ole renkaita ja vain vähän kuita. Erojakin on: Kuulla on enintään pieni ydin, kun taas Merkuriuksen ydin on erittäin suuri suhteessa planeetan halkaisijaan; Marsin ja Kuun vaipat ovat Maan vaippoja paksummat; Kuulla ja Merkuriuksella ei ehkä ole kemian suhteen erillistä kuorta; Maa on ehkä ainoa planeetta, jolla on erilliset sisä- ja ulkoytimet. Kaikkien planeettojen - myös Maan - sisustan osalta tietämyksemme on teoreettista laatua.

Ilmakehä

Maan ilmakehästä 77% on typpeä, 21% happea, minkä lisäksi löytyy myös merkkejä argonista, hiilidioksidista ja vedestä. Luultavasti ilidioksidia oli runsaasti nykyistä enemmän maapallon muodostumisen aikoihin, mutta se on myöhemmin sitoutunut kallioperään karbonaattina, liuennut valtameriin ja sitoutunut elävään kasvistoon.

Laattatektoniikka ja biologiset prosessit ylläpitävät nykyisin hiilidioksidin jatkuvaa virtaamista näihin kohteisiin ja takaisin ilmakehään. Ilmakehässä jatkuvasti oleva pieni hiilidioksidimäärä on tarpeellinen ylläpitäessään maapallon pintalämpötilaa kasvihuonevaikutuksesta, joka syntyy, kun Auringon lämpösäteily läpäisee ilmakehän kun taas ulosvirtaavan lämpösäteilyn estää ilmakehä. Kasvihuonevaikutus nostaa keskimääräistä maapallon pintalämpötilaa noin 35° C, siitä mikä se muutoin olisi. Lisäksi voidaan todeta, että ilman kasvihuonevaikutusta valtameret jäätyisivät, ja elämä olisi maapallolla mahdotonta.

Vapaan hapen olemassaolo on kemialliselta kannalta katsottuna merkittävä asia. Happi on erittäin reagoiva kaasu ja normaalisti yhdistyy nopeasti muihin alkuaineisiin. Maan ilmakehässä happea tuottavat ja sen olemassaoloa ylläpitävät biologiset prosessit. Elämää ei olisi ilman vapaata happea.

Maalla on magneettikenttä, jonka synnyttävät maapallon ytimessä virtaavat sähkövirrat. Aurinkotuulen, Maan magneettikentän ja maapallon ylemmän ilmakehän vuorovaikutuksesta aiheutuvat revontulet.

Maan ja Kuun vuorovaikutus hidastaa Maan pyörimistä noin 2 millisekuntia vuosisadassa. Nykyiset tutkimukset osoittavat, että noin 900 miljoonaa vuotta sitten meillä oli 481 18-tuntista päivää vuodessa.

Meret huojuttavat maapalloa

Seth Carlo Chandler Jr havaitsi 1891, että maapallon pyörimisakseli huojuu noin 6 m 1,2 vuoden jaksossa. Chandlerin huojuntana tunnettu maapallon huojumisilmiö on ollut siitä lähtien arvoitus, jolle on vasta viime aikoina löydetty pätevä ratkaisu.

Aikaisemmin ilmiölle on etsitty syitä mm. ilmakehän ilmiöistä, merivirtauksista ja vuodenaikaisista veden kertymisistä jäänä napa-alueille. Yksikään näistä aikaisemmista selityksistä ei ole kuitenkaan luotettavasti pystynyt selittämän koko ilmiön syytä.

Richard Cross (JPL) käytti tutkimuksiinsa vuosien 1985 -1995 aikana kerättyjä tietoja huojumisesta. Hän teki matemaattisen tietokonemallin ilmiön selittämiseksi ja havaitsi, että pääosiltaan huojuminen johtuu veden paineen muutoksista meren pohjalla. Muutokset selittyvät veden lämpötilan, suolaisuuden ja tuulien aiheuttamista virtauksien muutoksista. Kaksi kolmasosaa muutoksesta aiheutui paineen vaihtelusta meren pohjalla ja loput ilmakehässä tapahtuvista paineen vaihteluista. Tuulten ja merivirtojen aiheuttamat muutokset osoittautuivat olevan lähes olemattomia.

Maapallon geologiset kaudet

Maan geologinen aika jaetaan maailmankausiin, kausiin ja edelleen pienempiin ajanjaksoihin. Jaottelu perustuu geologisten kerrostumien sisältämiin fossiileihin, joissa kuvastuu elämän kehitys alkeellisista muodoista eri vaiheiden kautta nykyisiin muotoihin.

Se aika, jolloin kivettyneinä kasvi- ja eliöjäänteinä säilynyttä elämää on esiintynyt maapallolla, jaetaan kolmeen suureen maailmankauteen: paleotsooiseen, mesotsooiseen sekä kenotsooiseen maailmankauteen eli muinaisen, keskisen ja uuden elämän aikoihin.

Näitä maailmankausia edelsi prekambrinen maailmankausi, joka oli elämän esihistoriallinen aika. Tuolloin Maa syntyi ja kehittyi Aurinkoa ympäröivästä kaasu- ja pölypilvestä. Tuolloin tapahtui elämän varhaisin kehitys.

Kaudet ja systeemit Kauden alusta kulunut (milj. vuosia) Geologisia tapahtumia

Permi-Triaskauden jättikatastrofi

Syyskuussa 2001 Peter Ward'in johtama tutkimusryhmä kertoi Science-lehdessä löytäneensä lisää todisteita 251 miljoonaa vuotta sitten apahtuneesta jättikatastrofista. Tiedemiehet uskovat, että tuolloin maapalloon törmänneen asteroidin aiheuttaman valtavan onnononnettomuuden seurauksena yli 90 % merien ja yli 70 % maaeläimistä kuoli sukupuuttoon.

Ward on havainnut Etelä-Afrikassa tuolloin virranneiden jokien täyttyneen hiekalla ja muilla maa-aineksilla. Se on osoitus siitä, että kasvillisuus on pyyhkäisty pois ja eroosio on päässyt kuluttamaan maata laajoilla alueilla. Arvioiden mukaan asteroidin halkaisijan on täytynyt olla 15 - 20 km. Teoriaan sopivan kraatterin jäännöksiä ei toistaiseksi kuitenkaan ole löydetty.

Räjähtävä tähti saattoi aiheuttaa katastrofin maanpäällä

Liimaamalla yhteen palasia tähtitieteestä, paleontologiasta ja geologiasta, tiedemiehet ovat tulleet siihen tulokseen, että muinainen supernova saattoi vahingoittaa Maapalloa suojaavaa otsonikerrosta ja tuhota elämää maanpäällä.

Tutkijat ovat esittäneet teorian, että suhteellisen lähellä aurinkokuntaamme sijaitsi ryhmä nuoria kataklysmisiä tähtiä muutamia miljoonia vuosia sitten.

"Kukaan ei ole tajunnut, että tämä tähtien joukko... olisi voinut olla niin lähellä Maata noihin aikoihin", sanoo tähtitieteilijä Narciso Benitiez.

Hänen partnerinsa Jesus Maiz-Appellanin mukaan, Benitiez kaipasi geologisia näytteitä ympäri maapalloa todisteeksi, että jokin noista tähdistä tuhoutui aiheuttaen Maassa asti tuntuneen energiapurkauksen.

"Etsintöjä tehdessäni ensimmäinen kerta, kun ajatus tuli mieleen, oli vuonna 1999", Benitiez sanoo. Ryhmä Saksalaisia tähtitieteilijöitä oli löytänyt epätavallisen valikoiman rautaa porausnäytteistä, joita otettiin maankuoresta valtamerien pohjalta.

Saksalaiset olettivat, että kyseinen raudan isotooppi oli peräisin supernovasta, mutta tiesivät ettei epäilyttäviä tähtiä sijainnut taivaallisessa naapuristossamme silloin kun outo metalli oli saapunut planeetalle, Benitez sanoo.

Mutta Maiz-Appellanis ja Benitez tekivät hieman etsiväntyötä ja löysivät todennäköisen syyllisen - haihtunut tähti paikannettiin Skorpionin-Kentaurin OB assosiaatioon, joka ohitti aurinkokunnan suhteellisen läheltä muutamia miljoonia vuosia sitten.

Skorpioni-Kentaurin ryhmä

Erittäin tärkeä apu etsiväntyössä tuli Benitezin vaimolta, mikrobiologi Matilde Canellesiltä, jonka Benitez värväsi etsimään johtolankoja kivettyneistä fossiileista.

Canelles löysi vahvan todisteen katastrofista, joka tappoi suuren osan merien kasvustosta noin kaksi miljoonaa vuotta sitten.

Hänen miehensä laski, että Skorpioni-Kentaurin ryhmä oli noihin aikoihin niin lähellä Maata, että jos yksikin tähdistä olisi räjähtänyt supernovana, voimakas energiapurkaus olisi voinut viedä mukanaan suuria osia otsonikerroksesta, joka puolestaan suojaa maanpäällistä elämää Auringon vahingolliselta ultraviolettisäteilyltä.

"Tämä voisi aiheuttaa merkittävän alenemisen phytoplanktonin määrässä ja biomassassa, millä on hävittävä vaikutus myös muissa merien eliöissä, kuten kaksiläppäisissä", Benitez sanoo.

Tiedemiehet myöntävät, että on tehtävä vielä lisää tutkimuksia heidän teoriansa vahvistamiseksi. Mutta jos se osoittautuu oikeaksi, Skorpioni-Kentauri on pieni huolenaihe.

Ryhmän seuraava jäsen, jonka odotetaan räjähtävän supernovana, on Antares, joka sijaitseen karkeasti arvioiden 500 valovuoden etäisyydellä. Se on kuitenkin liian etäällä ravistellakseen planeettaamme, he sanovat.