Stvaranje Zemlje usko je povezano s formiranjem Sunčevog sustava prije otprilike pet milijardi godina. Sunčev sustav se kondenzirao iz ogromnog oblaka plina i prašine, a Sunce koje je nastalo kao dio oblaka se urušilo u sebe pod utjecajem gravitacije do točke u kojoj je mogla početi nuklearna fuzija. Sunčevo je gravitacijsko polje privuklo velike količine materijala, koji je oko sebe formirao strukturu u obliku diska, poznatu kao akrecijski disk. Zemlja je, kao i drugi planeti, nastala prije oko 4.54 milijarde godina kada se dio materijala s ovog diska spojio u sferno tijelo. U nekom trenutku u ranoj povijesti, smatra se da se manji planet sudario s ovim tijelom, povećavajući njegovu veličinu i rezultirajući formiranjem Mjeseca.
Zvjezdana formacija
Zvijezde nastaju iz ogromnih oblaka plina – uglavnom vodika – poznatih kao divovski molekularni oblaci, jer se sastoje od molekula. Prve zvijezde počele su se pojavljivati kada je svemir bio dovoljno hladan da se formiraju molekule vodika. Dijelovi ovih oblaka gdje je gustoća malo veća akumuliraju više plina gravitacijskim privlačenjem, tvoreći globularne regije relativno velike gustoće. One su poznate kao “Bokove globule”, nazvane po astronomu Bartu Boku, a danas se mogu promatrati u drugim dijelovima galaksije. Dijelovi ovih globula dodatno su se kondenzirali pod gravitacijom, sve dok se jezgre vodikovih atoma nisu toliko stisnule da je došlo do nuklearne fuzije, što je rezultiralo rođenjem zvijezde.
Fluktuacije u gustoći koje dovode do kolapsa dijelova divovskog molekularnog oblaka mogu biti male varijacije koje su bile prisutne od samog početka. Alternativno, neki događaj može komprimirati dijelove oblaka. Jedna od mogućnosti je da oblak može proći kroz krak galaksije, gdje postoji veća gustoća već postojećih zvijezda. Drugi je kompresija udarnim valovima iz obližnje supernove.
Formacija planeta
Materijal koji okružuje novu zvijezdu kruži oko nje, na kraju se taloži u akrecijski disk. Od ovog materijala, planeti se mogu formirati na dva načina. Višak vodika, zajedno s malim količinama drugih plinova, može se kondenzirati u planete plinovitog diva, poput Jupitera i Saturna. Količine uključenog plina nisu dovoljne da gravitacija izazove nuklearnu fuziju, pa oni ostaju planeti, a ne zvijezde. Drugi, puno sporiji način je da se čestice prašine zgrudavaju, tvoreći veće mase koje se sudaraju jedna s drugom i drže zajedno dok se ne formiraju asteroidi i planeti.
Stjenoviti planeti poput Zemlje nisu se mogli formirati kao dio prvog vala formiranja zvijezda jer nije bilo dostupnog prikladnog materijala. U ovom trenutku, postojali su samo vodik i helij, oba plina, i trag litija, vrlo laganog metala. Teži elementi potrebni za stvaranje stijene stvoreni su unutar zvijezda nuklearnom fuzijom. Ovaj proces, međutim, može stvoriti samo elemente do i uključujući željezo. Na Zemlji su prisutni mnogi elementi koji su teži od željeza, a neki od njih su neophodni za ljudski život.
Elementi teži od željeza mogu se proizvesti samo eksplozijom supernove. Iz ovoga proizlazi da je u blizini Sunčevog sustava prije njegovog nastanka morala biti barem jedna supernova. Možda je to ono što je izazvalo kolaps molekularnog oblaka koji je formirao Sunce i planete.
Nastanak Zemlje
Procesi koji formiraju zvjezdane sustave još se odvijaju i mogu se promatrati, u različitim fazama, u drugim dijelovima naše galaksije. Smatra se da je formiranje Sunčevog sustava slijedilo sličan obrazac. Međutim, postoje neki posebni događaji koji su pomogli u oblikovanju Zemlje kakvu poznajemo danas.
Ne zna se točno koji je mehanizam uzrokovao kolaps dijela molekularnog oblaka u Sunce i njegov akrecijski disk. Bez obzira na uzrok, kada je središte postalo dovoljno gusto, zapalilo se i postalo Sunce. Tokovi čestica – poznati kao “solarni vjetar” – iz nove zvijezde izbacili su plinove u vanjski Sunčev sustav, gdje su formirali planete plinovitih divova. Komadi stjenovitog materijala ostali su u unutarnjem Sunčevom sustavu, gdje su mogli izrasti u planete.
Nakon što se Zemlja formirala, počela se zagrijavati. Taj je fenomen bio posljedica kombinacije raspada radioaktivnih elemenata, kontinuiranog kompresije materijala planeta gravitacijom i udarima meteorita. Kako se materijal topio, različiti elementi postali su pokretljivi, a oni teži, poput željeza, gravitirali su prema središtu, tvoreći jezgru koja je odgovorna za Zemljino magnetsko polje. Lakši materijali, poput silikata, plutali su na površini, stvarajući koru. Relativno tanka, čvrsta kora na vrhu gušćeg, rastaljenog materijala dovela je do tektonike ploča i vulkanizma.
Rana povijest našeg planeta nije bila glatka, već je uključivala niz događaja obilježenih ogromnim utjecajima. Najveći od ovih sudara možda je stvorio Mjesec. Snažni dokazi upućuju na to da je ubrzo nakon formiranja planet pogodilo tijelo veličine Marsa nazvano Theia, koje se moglo formirati u Lagrangeovoj točki – točki gravitacijske ravnoteže – u Zemljinoj orbiti. Taj bi sudar izbacio mnogo gigatona materijala koji bi potom otišao u orbitu i spojio se u Mjesec.