Катархей

В катархее, т.е. 4,6- 4,0 млрд. лет назад, земная атмосфера и основном состояла из азота с небольшими добавками благородных газов, а ее давление достигало приблизительно 0,67 бар. Несмотря на заметное давление атмосферы, Землю в то время сковывал сильный мороз и ее средняя поверхностная температура опускалась до -28° С. Объяснить это можно лишь тем, что в догеологическое время светимость Солнца была существенно меньшей, чем сейчас [S ≈ 1•106 кал/(см2•с) вместо современного значения S ≈ 1,37•106кал/(см2•с)].

На рубеже катархея и архея атмосфера молодой Земли (ранее 4 млрд. лет назад) могла состоять только из инертных благородных газов с небольшой добавкой химически пассивного азота; все остальные компоненты современной атмосферы и гидросферы выделились из мантии в результате ее дегазации или образовались благодаря жизнедеятельности организмов и выветриванию горных пород земной коры.

Катархей (также Азой, Гадей, Преархей, Приской [В. Б. Харланд называл это время Прискойский период.] ) — геологический эон, когда Земля была безжизненной, окутанной ядовитой для живых существ атмосферой, лишённой кислорода; гремели вулканические извержения, сверкали молнии, жёсткое ультрафиолетовое излучение пронизывало атмосферу и верхние слои воды. Под влиянием этих явлений из окутавшей Землю смеси паров сероводорода, аммиака, угарного газа начинают синтезироваться первые органические соединения, возникают свойства, характерные для жизни.

Такая картина эры гадея (около 5—3,5 млрд лет назад) предстаёт из современных исследований. нет источника Но выдвигаются и другие гипотезы. Вернадский, например, считал, что биосфера геологически вечна, то есть что жизнь на Земле существует столько же времени, сколько и сама Земля как планета.

В рамках этой теории катархей по временной шкале истории Земли приходится на эпоху от её рождения до начала архея, т.е приблизительно на время от 4,6 до 4,0 млрд. лет назад.

После архейского эпизода расплавления верхней мантии и её перегрева с возникновением в этой геосфере магматического океана вся первозданная поверхность Земли вместе с её первичной и изначально плотной литосферой очень быстро погрузилась в расплавы верхней мантии. Это объясняет отсутствие катархея в геологической летописи.

Условия на молодой Земле резко отличались от нынешних. В то время существовали только ландшафты неприветливой суровой и холодной пустыни с черным небом (вследствие очень разряженной атмосферы), слабо греющим Солнцем (его светимость была на 25-30% ниже современной) и во много раз большим диском Луны (в то время она находилась на границе предела Роша, т.е. на расстоянии около 17 тыс. км от Земли), на котором ещё не существовало «морей».

Рельеф напоминал испещренную метеоритами поверхность Луны, однако был сглажен из-за сильных и практически непрерывных приливных землетрясений и сложен только монотонно темно-серым первичным веществом, покрытым сверху толстым слоем реголита.

Никаких вулканов, извергающих на поверхность молодой Земли потоки лавы, фонтаны газов и паров воды в те времена не было, как и не существовало ни гидросферы ни плотной атмосферы. Те же небольшие количества газов и паров воды, которые выделялись при падении планетезималей и осколков Протолуны, поглощались пористым реголитом.

Сутки в начале катархея длились 6 часов и приблизительно равнялись периоду обращения Луны, однако последний очень быстро возрастал.

Катархей (также Азой, Гадей, Преархей, Приской) — геологический эон, когда Земля была безжизненной, окутанной ядовитой для живых существ атмосферой, лишённой кислорода; гремели вулканические извержения, сверкали молнии, жёсткое ультрафиолетовое излучение пронизывало атмосферу и верхние слои воды. Под влиянием этих явлений из окутавшей Землю смеси паров сероводорода, аммиака, угарного газа начинают синтезироваться первые органические соединения, возникают свойства, характерные для жизни.

Hadean эры был первым в истории Земли, простирается от первого формирования континентальной коры, которые начались некоторое время около 4200 млн лет (Goodwin 1991, Конди 1997), становится стойким вскоре после этого, примерно до 3500 млн лет.

Самые ранние земную среду были суровыми:

Уровни атмосферного кислорода около 1% слишком низким для поддержания озонового слоя, без которого не было бы мало защиты от солнечного излучения.
Высокий уровень в атмосфере двуокиси углерода и метана бы создали сильный парниковый эффект, с глобальной температуры, по оценкам, от 30 до 50 ° C.
Мировой океан формируется раньше, между 4400 и 3900, за счет конденсации водяного пара в атмосфере. Расчеты показывают, что ранние океаны были горячие (от 80 до 100 ° C) и кислой.



Hadean интервал широкое признание, в Европе и в других местах, хотя и не докембрия Подкомиссии.


В Европе, Hadean залегают Ishuan, границы датирована около 3750 млн лет. Докембрия Подкомиссии, однако, не (по крайней мере пока) признать Hadean; старый блок признан Подкомиссии архейского, с нижней границей от около 3900 млн лет. Так определено, архейских является ровесником с Ishuan, а также верхнюю часть Hadean. Таким образом, нет простой последовательности geochronologic который признан во всем мире для пород этого возраста.


Климат
...

Обломочного уранинита и почвенного профиля показывают, что поздно Hadean потолок для концентрации кислорода оставалось около 1-2% PAL.



НАУКА, том 298, выпуск 5602, 20 декабря 2002

-------------------------------------------------- -------------------------
Сокращение Схемы
-------------------------------------------------- -------------------------

Геологические данные свидетельствуют о том, что ранняя атмосфера Земли было мало свободного кислорода, но прямых доказательств содержание кислорода в истории Земли был недоступен. Два доклада воспользоваться лучшей записи серы значения изотопов на протяжении большей части докембрия вывести обилие кислорода и серы химии ранней Земли (см. "Перспектива", Вихерта). Изотопного фракционирования, как правило, массы зависимых, но исключения, как известно, в том числе массовое независимое фотохимических фракционирования серы, что происходит сегодня в верхних слоях атмосферы, где озона отсутствует. Для серы, доказательств для массового независимых эффектов, которые отражают нехватку кислорода воздуха был обнаружен в Hadean породах земной коры. Фарквхар и др.. (Стр. 2369) в настоящее время доклада свидетельства массовых независимых изотопных эффектов в сульфидных включений в древних алмазов, которые вытекают из глубоко в мантии Земли. Эти данные служат прямым доказательством того, что эти алмазы были выборки материала, которые отражают процессы в атмосфере Земли и были субдуцированной в мантии во время Hadean. пород Hadean сульфида гораздо меньше, чем обедненного современные сульфидов в 34, изотоп, который отражает бактериальной обработки. В культуре экспериментов, Habicht и др.. (Стр. 2372) показывают, что изотопные данные предел Hadean океана сульфатом концентрации до 200 мкмоль или менее, значительно ниже, чем считалось ранее. Эти данные также следует, что атмосфера была мало свободного кислорода, но обилие парниковых газов, метан, образующийся под действием более распространенным метаногенов.

Палеонтология
Общие особенности
Наиболее древних осадочных пород - тех, кто старше примерно 3300 млн лет - происходят только в нескольких местах на Земле: Исуа супракрустальных пояса на юго-западе Гренландии, площадь Барбертон в восточной части Южной Африки, и области Пилбара на северо-западе Австралии.

Зеленокаменных на дату Исуа супракрустальных группа из около 3700 млн лет и, возможно, более 3800 млн лет. К сожалению, хотя некоторые последовательности, как считается, осадочного происхождения, они сильно метаморфизованные (до амфиболитовой фации) и не окаменелости были найдены из них.

Однако, подписи изотопа углерода оправился от этих пород обеспечивают косвенное доказательство, что жизнь может существовать в раз Исуа. "Это изотопного доказательств связана с тем, что атом углерода имеет два стабильных изотопа углерода-12 и углерода-13. Соотношение 12C/13C в абиотической минеральных соединений составляет 89. В биологического синтеза, обработки углерода [в] СО2 и карбонатов дает предпочтение легче изотопов углерода и повышает коэффициент около 92. Следовательно, углерода остатков ранее живой материи может быть идентифицирована путем этом обогащение 12С. компиляции был сделан из углеродного изотопного состава более 1600 образцов ископаемого керогена (сложные органические макромолекулы производится из мусора биологического вещества) и по сравнению с тем, от карбонатов в осадочных породах же. Это показало, что биосинтез фотосинтезирующих организмов участвовал во всех осадках изучены. В самом деле, это обогащение в настоящее время принято одним из самых мощных признаков того, что жизнь на Земле была активной почти 3,9 миллиардов лет назад, потому что образец Suite включает в себя образцы прямо через геологическом масштабе времени "(Брек 2002).

Mojzsis и др.. 1996 (стр. 55) утверждает, что определить биологические подписи изотопа углерода из> 3800 млн лет, химически осажденного отложений, в том числе полосчатой железорудной формации (BIFS) и Черт, на Akilia острова, юго-западной Гренландии. Однако, эта интерпретация была оспорена Федо и Белый дом (2002), которые считают оспаривается единицы, как младший гидротермальных вены. Первоначальный иск был решительно защищали и окончательный вывод пока нерешенным.

Более определенные является доклад Розинг (1999) от биологического подписи изотопа углерода из ~ 3780 млн лет (3779 ± 81 см-Nd дата) граувакки и сланцы с хорошо сохранившимися осадочных структур из Формирование Garbenschiefer в поясе Исуа.

Некоторые молекулярные анализы часы предложить еще раньше происхождения: Хеджес 2002 оценкам расхождение бактерий и архей в> 4 Ga, отметив, однако, что "точность репликации генетического и ремонт систем в ранней истории жизни неизвестны, и другой среде ранней Земли, возможно, повлияли на масштабы молекулярных изменений. Именно по этим причинам у нас меньше уверенности в момент оценки ранних событий расщепления "(стр. 842). Филогенетическое дерево, построенное из высоко консервативны части железа / марганца фермента супероксиддисмутазы последовательности (Kirschvink и др.. 2000, p. 1404) предлагает возраст для этого расхождения с 3 на 4 Джорджия

Lagerstätten
Lagerstätten (ед. lagerstätte) являются ископаемые населенных пунктов, которые очень отличаются либо их разнообразие и качество сохранения; иногда оба.

Оба эти критерии являются относительными и могут быть оценены в каком-то контексте. В самом деле, любая форма сохранения ископаемых Примечательно в породах же древняя, как эти. Таким образом, хотя этот термин вряд ли когда-либо прикладной, там дело будет сделано для вызова следующих Hadean ископаемых кровати "lagerstätten.



Дополнение от колыбели

Apex Черт (Пилбара супергруппы): Одиннадцать видов нитчатых ископаемых микробов включающий старейших разнообразных микробных сборки теперь известны в геологической летописи были обнаружены в кремней от пояса Пилбара нефрит, северо-западе Австралии. Это прокариотических сборки установлено, что цианобактерии-как сохранившиеся микроорганизмы и морфологически и таксономически разнообразных по крайней мере еще в ~ 3465 млн лет назад.
Барбертон: (? = Фигового дерева) Бактерии микрофоссилий начиная 3,3 до 3,4 миллиарда лет были также обнаружены в породах от пояса Барбертон Greenstone, Южная Африка.

Стрелли группы: Длинные, тонкие нити, вероятно, представляющих термофильных микроорганизмов, живущих в окрестностях гидротермальных источников были найдены в массивных сульфидов депозит от раннего Hadean Стрелли группы (около 3235 млн лет) из зеленокаменного пояса Пилбара, северо-западе Австралии. Хотя температура гидротермальных флюидов была около 300 ° C, микроорганизмы, скорее всего разработана при температурах ниже 110 ° С и на глубине около 1000 м. В таких условиях окружающей среды, микроорганизмов были бы анаэробных chemotrophs метаболизма в восстановительной среде и получение их энергию и питательные вещества из гидротермальных флюидов. Это глубокое среды были бы обеспечены микробиоты с защитой от вредного ультрафиолетового излучения распространенных на поверхности Земли в течение Hadean, когда не было защитного озонового слоя.


Супергруппы, происходящих на северо-западе Западной Австралии, и от на 3465 млн лет (± 5 млн, см. Schopf 1999 г., стр. 88-89). Однако, окаменелости встречаются в обломки скал в Черт, поэтому они даже старше, хотя на сколько, неизвестно. Организмы сами нитевидные, состоят из отдельных, органические стенами клетки, наступающее в цепных строку, и интерпретируются как цианобактерии.
Опрос доказательств для старых ископаемых Земли
Мартин Д. BRASIER *, Оуэн Р. зеленый *, Андрей П. JEPHCOAT *, Аннет К. Клеппе *, Мартин Дж. Ван Кранендонка?, Джон Ф. Линдси?, Эндрю СТИЛ & Натали В. GRASSINEAU

416 Природа, 76 - 81 (2002)

Переписка и запросов на материалы следует направлять в MDB (Адрес электронной почты: martinb@earth.ox.ac.uk).

Структуры, напоминающие замечательно сохранились бактериальных и цианобактерий микрофоссилий из 3465 миллионов-летний кремней Вершина Warrawoona группы в Западной Австралии в настоящее время обеспечивают старых морфологических доказательств для жизни на Земле и были приняты для поддержки раннего начала кислорода производству фотосинтеза. Одиннадцать видов мицелиальных прокариот, отличаются по форме и геометрии, были выдвинуты в качестве совещания критериев, необходимых подлинных Hadean микрофоссилий, и отличие от других микрофоссилий уволены либо как ненадежный или unreproducible. Эти структуры почти миллиард лет старше, чем предполагаемый цианобактерий биомаркеров, геномной аргументы для цианобактерий, кислородные атмосферы и любой сравнительно разнообразный набор микрофоссилий. Здесь мы представляем новое исследование от типа материала и вновь собрали, включая отображение, оптической и электронной микроскопии, цифровой анализ изображений, микро-спектроскопии комбинационного рассеяния света и других методов геохимического. Мы толкование предполагаемого микрофоссилий-подобную структуру в качестве вторичных артефактов формируется из аморфного графита в течение нескольких поколений металлоносных гидротермальных Черт вены и вулканического стекла. Несмотря на отсутствие поддержки для первичной биологической морфологии, Фишера-Тропша типа синтеза углеродных соединений и углерода изотопного фракционирования выводится на один из самых старых известных гидротермальных системах на Земле.

Основные эволюционные события
"Есть только три места на Земле с осадочными породами старше свыше 3300 миллионов лет: зеленокаменных поясов Исуа на юго-западе Гренландии, площадь Барбертон востоку от Южной Африки, и области Пилбара на северо-западе Австралии старых отложений на Земле были найдены. в Гренландии. изотопного подписей органического углерода в этих отложениях обеспечить косвенное доказательство, что жизнь может быть 3850000000 лет "(Брек 2002).

...

Основные таксонов
"Раннего Hadean окаменелостей в лучшем случае содержит несколько морфотипов, ни один из которых является таксономически диагностических или физиологически информативным. Действительно низкой кажущейся разнообразие раннего Hadean окаменелостей не может сама принимать за чистую монету. Исследования образований протерозоя показывают, что с ростом диагенетических / метаморфические изменения, очевидно разнообразие микрофоссилии уменьшается комплексов (Knoll др. al.1988). Таким образом, при воздействии на нижней фации зеленых сланцев метаморфизма, монтаж с оригинальной разнообразие сопоставимо, скажем, Ганфлинт Формирование может также выход морфологических записи много как, что на самом деле видели в начале Hadean кремней ".

"Строматолиты пролить свет на природу раннего Hadean жизни, но опять Есть неопределенности и различных толкований сообщили структур".

"[T] он микробного происхождения коврик слоистообразной коврики остается хорошо поддерживается. Комплекс общин микроорганизмов, включая строителей phototactic коврик, конечно колонизировали раннего Hadean прибрежной среды. Разумно предположить, что эти общины включены photoautotrophs, но это не подлежит сомнению ( Вальтер 1983). "

"Вопрос о цианобактерий древности непосредственно связан с вопросом о атмосферного истории Земли. Большинство студентов согласен, что до эволюции цианобактерий фотосинтеза там можно было только следовые количества кислорода в атмосфере, возможно, 10-10 атм 02, (Голландия 1984). Более высокие концентрации кислорода должна быть сгенерирована фотосинтетически. присутствие гематита образований железа была использована как первый взгляд доказательств для цианобактерий производства кислорода, но вполне возможно, что эти осадочные отложения были сгенерированы фотоокисления двухвалентного железа, растворенного в бескислородных рано Hadean океанов ".

"... Несмотря на низкие мировые рО2, относительно высокие концентрации кислорода могут накопили на местах в связи с высокой продуктивности цианобактерий;. Однако, кислород оазисов было бы переходного во времени и пространстве Поэтому, облигатно аэробные организмы не могли развиться до рО2 достигли стабильного и глобальном уровнях 1-2% PAL [настоящее атмосферного] (Chapman & Schopf 1983). "

Hadean конце записи (3000-2500 млн лет)

"Schopf и Вальтера (1983) сообщили, редкие трихом из примерно 2800 млн Фортескью группы, Западная Австралия окаменелости напоминают oscillatorian цианобактерий, но они не являются таксономически диагностических;.. Аналогичные морфологии происходят как среди серой окислительных и сульфатредуцирующих бактерий Подробнее. разнообразные микрофоссилий было зарегистрировано около 2500 мА Трансвааль супергруппа, Южная Африка. окварцованных microstromatolites и связанных с ними интракластами с платформы среды содержат 1-5 мм в диаметре coccoids и тонкие нитевидные оболочки интерпретировать как производителей сырья, а также крошечные стержни интерпретировать как гетеротрофных бактерий (Ланьер 1986). Черт конкреций в более глубоких basinal известняки содержат карбонатные картонных нитчатых оболочки до 27 мм в поперечном сечении диаметра (аль Кляйн и др.. 1987). "

"Строматолиты становятся все более обильными в младших Hadean сукцессий, картина, как, вероятно, отражает рост кратона как эволюционные изменения. К концу эона, обширные карбонатных платформ, поддерживаемых широкой общины Мат-здание, которое почти наверняка включены цианобактерий.

(После Нолл 1996 года.)

Вымирания
...



Заключение
"Раннего Hadean записи говорит нам, что жизнь была настоящим не менее 3500 млн лет назад. Микробных экосистем были вызваны автотрофности, скорее всего photoautotrophy, и кислородный цианобактерий, возможно, уже появились. Гетеротрофов включены прокариот и, возможно, примитивной amitochondrial эукариот способны кормления . фагоцитоза В зависимости от суммы от 02 имеющихся, биоты может также включить аэробных прокариот и эукариот митохондрии подшипник гетеротрофов (но, возможно, не эукариотических водорослей, см. ниже, и Нолл & Holland 1995) Хотя невозможно проверить эмпирически, возможность того, что рано. общин включены организмы в отличие от ничего представлены в современной биоты не может быть исключена. Очевидно, что рано Hadean экосистем остаются плохо понятыми "(Knoll 1996, p. 55).

Название Hadean был придуман геолог Престон Облако для предварительного Isuan последовательность, запись не может быть сохранена на Земле, но более известный из горных пород Луны. Следовательно, последовательность времени и стратиграфии Hadean в значительной степени основаны на лунных событий. Например Nectarian эры определяется путем ссылки на формирование Nectaris бассейна (юго-запад Нерсайд). Hadean нет места в системе МПС следуют в остальной части Palaeos. ICS куски все ранее чем 3600 Mya в эпоху Eoarchean из архейских Eon.

В Hadean время, Земли и Солнечной системы, образованной путем коагуляции и гравитационного сжатия из большого облака газа и пыли вокруг Солнца, называемый аккреционный диск. Солнце образовалось ядро, сокращается в на себе гравитационное сжатие, пока не достиг стадии, когда она зажигается с ядерного синтеза и испускают свет и тепло. Окружающими частицами внутри этого облака объединились в planetisimals которые затем объединить в форме microplanets (а как современные астероиды). Энергия столкновений между крупными microplanets, а также интерьер радиоактивных и гравитационного отопление, к созданию огромного количества тепла, и Земли и других планет было бы изначально расплавленной.

Луна сформировалась довольно поздно в этом процессе, около 45 Моя после внутренние планеты начали формироваться. Современной теории является то, что Марс размера астероида, который иногда называют Тейя, столкнулся с Землей в это время. Как астрономических столкновений идти, это был просто космический Fender-Бендер. Органов, как расплавленный, объединены довольно гладко, добавив, около 10% к массе Земли. Луна сформировалась из минимальных (примерно 0,01 массы Земли) мусора на орбите, в результате этой аварии низкой скоростью [3]. Видимо никто не подал выплате страхового возмещения.

Чем тяжелее расплавленного железа опустился на вниз, чтобы стать основным, а более легкие элементы постепенно поднялся на поверхность. Самый легкий из всех стал коры в качестве своего рода "сволочь" на поверхности. Существовал также дегазация летучих молекул, таких как вода, метан, аммиак, водород, азот и углекислый газ. Начальная атмосферу пар образуется воды из комет и гидратированных минералов. Дождь упал на вид океанов 4,3 до 4,4 миллиарда лет назад.

Как только большинство из planetisimals ушли планетарной бомбардировки прекратились, и стабильной скалистых коре образуются на Земле. Это возраст древнейших пород на Земле, а также луны пород. Атмосферная вода конденсируется в океанах и прото-жизни формируется в суп первичных органических молекул, либо в начале или в океанах глины или пород в земной коре себя. Эти этапы рассматриваются более подробно ниже.



Hadean или Pregeologic Eon это период времени, в течение которого Земля превратилась из газового облака в твердом теле. С точки зрения "Год Земле", она начинается с 1 января и заканчивается примерно на 26 февраля. Процесс кристаллизации плохо известны, однако, и Hadean, возможно, продолжалась до тех пор, как один миллиард лет.

Это период, в течение которого земной коры [1] была сформирована. Это коры расплавленной и реформировать много раз, потому что он постоянно разогнана гигантские токи магмы, который разразился из глубин планеты, порвал тонкую кору, а затем остыл от поверхности до погружения снова в центре Земли.

Подробности этого медленного, разрушительный процесс все еще неопределенной. Тем не менее, считается, что тяжелые элементы, как железо, как правило, раковина к центру Земли из-за их высокой плотности, в то время как более легкие компоненты, в частности, силикатов, образованных накаливания океана расплавленной породы на поверхность. Примерно 500 миллионов лет после рождения Земли, это накаливания пейзаж начал остывать. Когда температура упала до 1000 o C, регионы более низких температурах консолидированной, стала более стабильной, и начал сборку будущего коры.


В принципе поэтому Земля сфере расплавленной породы, Уменьшилась конвективными движениями между горячей внутренних слоев, а внешняя, поверхностная регионов были в контакте с холодной окружающего пространства. Отвода тепла в космос начался охлаждения нашей планеты. В океане магмы блоки начали появляться, формируется из высокой температурой плавления минералов. Эти красные жарко, но твердых плит были одинаковыми (хотя и очень разного масштаба) для тонких ребер коры, что мы видим формирование на поверхности потоками лавы. В результате то, что видит в творческой реконструкции с правой стороны. Отметим, что в те времена, Луна, все еще горит, только 16000 км от Земли (по сравнению с 384000 км сегодня), и по этой причине оккупированных большая часть неба. Действительно кошмар пейзаж!

Но эти первые фрагменты коры должны также были очень неустойчивы, легко рассасываются по жидкой массы магмы и погружается в глубину. Только при дальнейшем охлаждении планеты, могли бы те фрагменты стали многочисленные и достаточно большой, чтобы форма-первых, тонкая, твердая обложка - то есть, истинно примитивной коры. Это изначальное коры может разработали как теплый простор породы (несколько сотен градусов по Цельсию), прервал многочисленными большими перерывами, из которых огромное количество магмы продолжали извергаться. На этом раннем этапе истории Солнечной системы, метеорной бомбардировки было интенсивным, и это было бы постоянно открывает новые отверстия в земной коре, немедленно заполнен магмы. Шрамы от этой интенсивной метеоритной бомбардировки были почти полностью стерты на Земле последующей переработки коры. Однако, в результате ударные кратеры и лавовые потоки прекрасно сохранились на Луне и на многих других тел Солнечной системы, геологической эволюции давно закончилась.

Очень мало участках суши (в первую очередь Исуа в Гренландии и западной Австралии) сохраняют пород начиная с в конце Hadean. Они дают противоречивые сигналы о состоянии коры в то время. Ведущий соотношения изотопов позволяют предположить, что кора субдукции происходило, это означает, что Земля была узнаваемой коры делают узнаваемым тектоники пластины. Фрей и др.. (2004). Однако, те же авторы предполагают, что, в то время как "protocrust" было отличить от основной мантии еще в 4300 Mya, ее состав был базальтовые (как соединенный с гранитной коры сегодня) и "предположительно без каких-либо современных аналогов.

С петрографической точки зрения, примитивной коры была похожа на базальта, темно вулканических пород, живущих менее чем на 53% SiO2 по весу. Это базальт был сформирован из материала мантии, но несколько иного состава. Может быть, это было похоже на изначальное коры Луны, многие из которых по-прежнему остается в лунных нагорья. Лунной коры в основном анортозиты, полевого шпата богатых глиноземом, но в противном случае химически похожие на лунные базальты. Бхандари (2002).

Согласно одной школы мысли, состав коры начала меняться от рода дистилляции. Нарушение высоко энергичные движения конвективного, тонкие литосферных покрытие было бы раздроблена на многочисленные мелкие тарелки в непрерывном взаимного движения, разделенные и деформированной полосы интенсивного вулканизма. В ходе этого непрерывного переплавки "protocrust," тяжелые рок постепенно опустился глубже в мантии, оставив легкие магмы богаче силикатов. Таким образом, вокруг базальтов появились андезитов: мелкозернистой вулканических пород, чье название происходит от Анд, где несколько вулканов, как известно, вид породы этого типа. Постепенно, гранитной коры появились.

Но Есть проблемы. В дополнение к смешанных сигналов от изотопного анализа Isuan пород, работники были также озадачены вопросы, связанные с "Поздняя тяжелая бомбардировка" (LHB). Теория, что Земля попала большого числа относительно массивных тел в конце Hadean, за сравнительно короткий период (50 Мои или около того). Доказательства LHB достаточно сильна. Он поставляется в основном из лунной астрономии (большие кратеры образуются значительно позже, чем лунные моря) и лунных пород оправился от освоения космоса. Косвенно, для многих геологов, в том, что после Hadean гранитной коры была не продуктом перегонки постепенное, но катастрофических переработки после protocrust был разрушен LHB. Koeberl (2003) (обзор ранних работ).

Трейл др.. (2007) недавно выполнил некоторые особенно элегантно исследования цирконов старше LHB от воздействия вблизи Джек Хиллс в Западной Австралии. В качестве фона, отметим, что кристаллы циркона, часто используются для знакомства, потому что они совершенно инертны до температуры около 900 ° С. и потому, что кристаллы часто ловушку тяжелых металлов (U, Th, Лу, и т.д.), но исключает привести (Pb). Таким образом, любая привести в кристалле должна исходить от радиоактивного распада.

Одна потенциальная проблема с метода является то, что кристаллы циркона могут расти путем добавления материала снаружи, когда в месте с температурой в несколько сот ° C - ниже точки, в которой они начинают "утечка" приводит. Трейл оказался эту проблему преимущество. Использование ионного микрозонда, Трейл измерения U / Pb отношений для двух различных изотопов урана, которые имеют различные периоды полураспада и которые производят различные изотопы свинца на распад. Микрозонда позволило этих работников для выполнения сотни измерений на разных глубинах в кристалле - существенно пилинг циркона назад, около 100 нм, в то время, для восстановления ее роста истории.

Цирконы старше 3900 Моя невероятно редки, но, после сортировки через тысячи, Trail и др.. обнаружили четыре которых () передается внутренних испытаний "согласования" между двумя парами изотопов и (б) были более 4000 Мой старый на самом глубоком уровне. Четыре существенно различных максимальный возраст и показал несколько иную геологическую историю, как до, так и после LHB. Тем не менее, все четыре оказались существенное вторичный слой роста на 3950 ± 30 Мои, как раз в начале LHB по оценкам от лунного источников. Очевидно, что-то нагревается примерно в это время, по крайней мере на региональной основе, но не так много, что этих цирконов утечка или растаял. Это согласуется с LHB, а также с некоторыми конкретными новые идеи о LHB которые обсуждаются ниже.


В результате высокой температуры в центре Земли, а из-за вулканической активности, коры испускаемых газов галогенов, аммиака, водорода, углекислого газа, метана, водяного пара и других газов. В следующие 100 миллионов лет, эти газы накопленные в форме изначального атмосферу. Эта атмосфера была очень похожа на атмосферу Титана, одного из самых крупных спутников Сатурна. Изначальной атмосферы, как полагают, достигли давлением в 250 атмосфер, и было бы чрезвычайно токсичны для жизни, какой мы ее знаем.

Но мало-помалу нашей планеты предполагается более привычный вид, с плотной газовой зоне облака мы могли бы назвать атмосферой, жидкой зоны с океанов, озер и рек, или гидросферы и твердых зоны, или литосферу с первым очертания Что бы в один прекрасный день стать континентах. Процесс охлаждения и консолидации поверхности Земли сопровождалось, как до сих пор происходит в вулканов, сильные дегазации новых атмосферу, образующиеся в основном из метана (CH4), водорода (H2), азота (N2) и водяной пар, с меньшим количеством благородных газов и двуокиси углерода. Большинство из водорода, легкие компоненты, бежал в космос, а также происходит сегодня. Других газов и паров, накопленный, в том числе водяной пар. Вода не конденсируется на данный момент, в начале Hadean, потому что температура земной коры по-прежнему очень высок.

Изображение: Это началось в качестве предварительного Гюйгенс НАСА оказание Titan Стивен Хоббс. Тогда мы начали добавлять вещи ... . Дон Диксон также имеет интересные воссозданные Hadean.

В то же время, другой важной серии события начали разворачиваться, что привело к образованию осадочных пород через процессы эрозии, дрейф и накопления. Эти процессы стали происходить, как только поверхность охлаждения достаточно, чтобы позволить круговорота воды утвердиться в самом деле, примитивной Земли долгое время оставался покрыты в темноте, завернутый в плотных облаках горения, в которые непрерывно подавал воду пара из вулканических выбросов. При температурах, наконец, достаточно остынет, тучи стали таять в дождь, и изначальная атмосферу производится бури невообразимых масштабов, при которых Земля стонала и текла. На первый, падая на раскаленный камень, дождь испаряется, но испарения постепенно охлаждается коры, пока вода не может накапливаться в депрессивных регионах поверхности Земли, образуя первый океанов. По изначальной континентах, первый сетей реки были созданы, и они перевозятся детрита оторваны от повышенных регионах, а затем на хранение в нижней части изначального морей. Метаморфизма и переплавки продуктов эрозии в конечном счете, производится магмы и лавы более богатые силикатов, и, следовательно, различные композиции из мантии и примитивной коры.

Сроки проведения этих различных событий по-прежнему является проблемой. Мы уже упоминали некоторые доказательства существования protocrust и некоторые формы тектоники плит в самой ранней датой. Сравнительно недавние работы только укрепили случае для океанов до 4000 миллионов лет назад. Уайльд и др.. (2001). Кроме того, представляется, что вещи остыл довольно быстро после Земля и Луна были сформированы на уровне около 4500 миллионов лет назад. Вуд и Холлидей (2005). Соответственно, океанов и коры была возможность стабилизироваться. Может ли это быть согласованы с "катаклизма" из LHB, или же коры и океанов придется начинать все сначала?

На данный момент Казалось бы, ответ "нет". То есть, LHB было меньше, чем катастрофическое катаклизма. Как Райдер (2003) указал, наши лучшие информацию о LHB идет с Луны. Поскольку значительная часть оригинального коры Луны остается, почему мы считаем, что кора Земли был уничтожен? Некоторые работники даже утверждать, что жизнь развивалась до LHB и выжил, чтобы рассказать сказку. Рассел и Арндт (2005). Если мы понимаем аргументы, Рассел и Арндт утверждаем, что именно потому, что океаническая кора была слабо отличается от мантии базальта, она была толстой, жесткой, и непроводящих, обеспечивая как физических, так стабильности и тепловой изоляции от воздействия последствий. Континентальная кора, напротив, был ультраосновных (очень плотно), тонкая, и перевернулся быстро. Это способствовало гидратации верхней мантии, а также вынудили рода перегонки процесс, который создал легче коры после Hadean времени. LHB, если не слишком обширным, только перешли эту эволюцию по более быстрыми темпами.


Из всех этих процессов, таких как переплавки части базальтовой коры примитивные, сопровождается метаморфизм и плавление большого количества осадков, то постепенно формируется магм аналогичных по составу граниты, и поэтому может "плавать" по базальта.

Фрагмент от фрагмента, образованная в начале из цепи островов, похожие на современных вулканических островных дуг, континентальной коры родился, и так внешнего покрова планеты. Этот новый тип коры была уникальная особенность принципиальное значение: его низкой плотности держал его верхом на поверхности. Таким образом она смогла пройти интенсивные преобразования, такие как механическая деформация (тектоника) или метаморфизма, но всегда оставаться в непосредственной близости от поверхности. Хотя примитивные базальтовой коры, вероятно, были безвозвратно утрачены, геологи обнаружили следы эти первые очертания континентальной коры. В 1983 году в Западной Австралии, были обнаружены самые древние породы известных на сегодняшний день. Эти породы датируются примерно 4,2 миллиарда лет. Примечательно, что эти песчаники. Это означает, что они были получены от эрозии других пород, еще более древний!

Hadean время не геологического периода как такового. Нет пород на Земле это старое - за исключением метеоритов. В Hadean время, Солнечная система формирования, вероятно, в большое облако газа и пыли вокруг Солнца, называемый аккреционный диск. Относительное обилие тяжелых элементов в Солнечной системе предполагает, что этот газ и пыль была получена из сверхновых, или сверхновых - взрыв старой, массивной звезды. Более тяжелые элементы создаются в рамках звезд от ядерного синтеза водорода, и в противном случае редкостью. Мы видим, аналогичные процессы, происходящие сегодня в так называемых диффузных туманностей в этой и других галактик - таких, как туманность M16, как показано выше левого.

Солнце образовалось в таких облаков газа и пыли, сжатие в на себе гравитационное сжатие, пока не начал подвергаться ядерного синтеза и испускают свет и тепло. Ближайшие частицы начали объединяться под действием силы тяжести в более крупные глыбы, или планетезималей, которые по-прежнему в совокупности планет. "Остаточные" материал формируется астероидов и комет - как астероид Ида, в правом верхнем углу.

Поскольку столкновения крупных планетезималей релизе много тепла, Земли и других планет было бы расплавленное в начале своей истории. Затвердевание расплавленного материала в породах произошло как Земля остыла. Старейших метеоритов и лунных пород около 4,5 миллиарда лет, но старейших пород Земли известных в настоящее время в 3,8 миллиарда лет. Иногда в течение первых 800 миллионов или около того лет своей истории, поверхности Земли изменилась из жидкого состояния в твердое. После твердых пород, сформированных на Земле, ее геологической истории начала. Это, скорее всего, произошло до 3,8 миллиарда лет, но убедительных доказательств для этого не хватает. Эрозии и тектоники плит, вероятно, уничтожил все твердые породы, которые были старше 3,8 миллиарда лет. Начало рок запись, что в настоящее время присутствует на Земле начала времени известный как архея.

Hadean (произносится / heɪdiən /) является геологическая вечность, прежде чем архейских. Она началась при формировании Земли около 4,6 миллиардов лет назад (4600 млн лет), и закончилась примерно 3,8 миллиарда лет назад, хотя последняя дата меняется в зависимости от различных источников. Название "Hadean" происходит от ада, греческого означает "мир", ссылаясь на условия на Земле в то время. Геолог Престон Облако придумал термин в 1972 году, первоначально для обозначения периода до ранних известных пород. У. Брайан Харланд позже придумал почти синонимом термина: "Priscoan период". Другие старше тексты просто сослаться на эона как предварительного архейских.

Подразделения
Поскольку несколько геологических следов этого периода остаются на Земле Есть никаких официальных подразделений. Однако, несколько крупных подразделений сроки геологических Лунный во время Hadean, и поэтому они иногда использовались неофициально сослаться на тот же период времени на Земле.

Лунный подразделения:

Предварительно Nectarian, от формирования коры Луны примерно до 3920 млн
Nectarian вплоть до 3850 млн, в то время, когда поздней тяжелой бомбардировки, согласно этой теории, была в стадии упадка.
Hadean Eon
Hadean официально не признана Международной комиссией по стратиграфии. Следующие подразделения представляют собой одно предложение, которое отчасти основан на лунном масштабе времени геологического.
Группы Cryptic бассейна Nectarian Нижняя Imbrian

[Править] Hadean пород
Дополнительная информация: Старые от породы
В последние десятилетия 20-го века геологи определили несколько Hadean пород из Западной Гренландии, Северо-Западной Канады и Западной Австралии. Скальные образования в Гренландии составляют от отложений около 3,8 миллиарда лет назад, и несколько изменена вулканических дамбы, что проникли пород после их хранение. кристаллов циркона Индивидуальные переотложенных в отложениях в Западной Канаде и регионе Джек Хиллс в Западной Австралии намного старше. Старейших от даты цирконов из около 4400 млн лет [1] - очень близко к предположили время формирования Земли.

Гренландия отложения включают полосчатые железные кровати. Они содержат возможности органического углерода и предполагают возможность того, что некоторые фотосинтетических жизни уже появились в то время. Старейших известных ископаемых (из Австралии) Дата, с нескольких сотен миллионов лет позже.

[Править] Атмосфера и океаны

впечатления художника от магмы океана на ранних Earth.A значительное количество воды было бы в материал, который образуется Земли [2]. Молекулы воды бы избежать тяжести Земли легче, когда она была менее массивные во время его формирования. Водорода и гелия, как ожидается, постоянно утечки из атмосферы, но отсутствие плотных инертных газов в атмосферу современного предполагает, что что-то катастрофическое произошло на ранней атмосферы. [Сомнительных - обсудить]

Часть древней планеты предположил, были нарушены в результате воздействия которых созданы Луны, которая должна вызвать таяние один или два больших площадях. Настоящее время в состав не соответствует полному таянию и трудно для полного расплавления и смешать огромные массы породы. [3] Однако, справедливая доля материала должны были испаряется от этого влияния, создавая атмосферу рок пара вокруг молодой планеты. Рок паров бы конденсированных в течение двух тысяч лет, оставив после горячей летучих которые, вероятно, привело к тяжелой атмосфере диоксида углерода с водородом и паров воды. океанов Жидкая вода существовала, несмотря на температуру поверхности 230 ° С из-за атмосферного давления тяжелой атмосфере CO2. Как охлаждения продолжается, субдукции и растворяясь в океане воды, взятой самой CO2 из атмосферы, но уровни колебались дико, как новые поверхности и мантии циклов появились [4].

Исследования цирконов обнаружил, что жидкая вода должна была существовать еще в 4400 Ма, вскоре после формирования Земли. [5] [6] [7] Для этого требуется наличие атмосферы. Cool ранней Земле теория включает в диапазоне от около 4400 млн до 4000 млн лет.

В сентябре 2008 году исследование цирконов обнаружили, что австралийские рок Hadean проводит минералов, которые указывают на существование тектоники плит уже в 4 миллиарда лет назад. [8] Если это справедливо, предыдущие представления о Hadean период далеко не правильно. То есть, а не горячей, расплавленной поверхности и атмосферы полного двуокиси углерода, поверхность Земли была бы очень хотел это сегодня. Действия тектоники плит ловушки огромное количество углекислого газа, устраняя тем самым парниковый эффект и приводит к гораздо прохладнее температуры поверхности и образования твердых пород, и, возможно, даже жизни [8].