更新时间:2024-05-15 10:50
冥古宙(Hadean)是太古宙之前的一个宙,开始于地球形成之初,结束于38亿年前,但依据不同的文献可能有不同的定义。冥古宙最初是由普雷斯顿·克罗德(Preston Cloud)于1972年所提出的,原本是用来指已知最早岩石之前的时期。冥古宙的最后一个代对应为月球地质年代中的早雨海代,以月球的雨海撞击事件为结束时间(约为38.4亿年),这也是内太阳系的后期重轰击期的结束标志。在整个冥古宙,地球从46亿年前形成,从一个炽热的岩浆球逐渐冷却固化(计算表明仅需1亿年),出现原始的海洋、大气与陆地,但仍然是地质活动剧烈、火山喷发遍布、熔岩四处流淌,在41亿年前到38亿年前地球持续遭到了大量小行星与彗星的轰击,根据同时期月球撞击坑推算(月球面对地球的那一面的大部分大型盆地如危海、宁静海、晴朗海、肥沃海和风暴海也都是于此一时期撞击形成的),地球遭遇了撞击,形成22000个或者更多的直径大于20公里的撞击坑;形成约40个直径约1000公里的撞击盆地;形成几个直径约5000公里的撞击盆地;约每100年造成严重的环境破坏。
冥古宙是太古宙之前的一个宙,开始于地球形成之初,结束于38亿年前,但依据不同的文献可能有不同的定义。冥古宙最初是由普雷斯顿·克罗德(Preston Cloud)于1972年所提出的,原本是用来指已知最早岩石之前的时期。冥古宙的最后一个代对应为月球地质年代中的早雨海世,以月球的东海撞击事件为结束时间(约为38.4亿年),这也是内太阳系的后期重轰击期的结束标志。在整个冥古宙,地球从46亿年前形成,从一个炽热的岩浆球逐渐冷却固化(计算表明仅需1亿年),出现原始的海洋、大气与陆地,但仍然是地质活动剧烈、火山喷发遍布、熔岩四处流淌,在41亿年前到38亿年前地球持续遭到了大量小行星与彗星的轰击,根据同时期月球撞击坑推算(月球面对地球的那一面的大部份大型盆地如危海、宁静海、晴朗海、肥沃海和风暴海也都是于此一时期撞击形成的)。
格陵兰的沉积层中含有带状铁矿的地层。里面可能含有有机碳,且这意味着那时很有可能已经出现可进行光合作用的生命了。但已知最古老的化石(于澳大利亚)是在那时的数亿年之后了。
大撞击后期发生于冥古宙中,且对地球和月亮产生了影响。
在形成地球的物质当中,曾经存在过大量的水。在地球的形成时期,其质量比如今的小,水分子也就更容易挣脱重力。据推测,当时氢气和氦气在大气层中持续不断地逸散,然而,现时大气中高密度的稀有气体却相对缺乏,这表明,在早期大气层中可能发生过什么剧变。
有理论认为,在地球的年轻时期,它的一部分曾受过撞击而分裂,分裂出去的部分后来形成了月球。然而在这种说法下,撞击应该会令一到两个大区域融化,现时的组成成份却与完全融化的假设并不相符,事实上也很难将巨大的岩石完全融化并混在一起。不过相当一部分的物质仍被此次撞击所蒸发,在这颗年轻的行星周围形成了一个由岩石蒸汽组成的大气层。岩石蒸汽在两千年间逐渐凝固,留下了高温的易挥发物,之后有可能形成了一个混有氢气和水蒸气的高密度二氧化碳大气层。另外尽管当时表面温度有230℃,但液态的海洋依然能够存在,这得益于CO2大气层带来的高气压。随着冷凝过程继续进行,海水通过溶解作用除去了大气中的大部分CO2,不过其含量水平在新地层和地幔循环出现时产生了激烈的震荡。
对锆石的研究发现,液态水必然已存在了有四十四亿年之久,非常接近地球形成的时刻。这需要有大气层的存在。
曾经有大量的水存在于形成地球的物质里面。 水分子在直到半径到达现今尺度的百分之四十之前,都一直持续地逃离地球的重力。直到达至那一尺度后,水(和其他挥发性物质)才停留在地球上。氢气和氦气被认为会持续地从大气层中外露出去,但在现今大气层中的其他较重的惰性气体却亦极度稀少,故而猜测在早期的大气层中可能有某些可怕的事情发生。 有理论假设,年轻行星的部份曾被形成月球的撞击撞裂,而应该会形成一个或两个大区域的融化。现今的组成和完全的融化并不符,且要完全融化掉并混合大量的岩石也是很难的事情。但是,有一定量的物质则应该要因为此次撞击而蒸发,并形成一个围绕着年轻行星的岩石蒸气大气层。岩石蒸气在两千万年间逐渐凝固下来,而只留下火热的挥发物,这可能产生了一个带着氢气和水蒸气的庞大二氧化碳大气层。液态的海洋亦会出现,尽管表面温度还有两百三十度之高,但二氧化碳大气层巨大的大气压让液态水得以存在。当大气层持续地冷却之后,散去及溶解于海洋之中使得大部份的二氧化碳从大气层中消失掉,但只要新的地层和地函周期出现后,就会有巨大的变动。
地球刚形成时的第一个地质年代为冥古宙 (Hadean Eon ),它的地质年代开始于地球的地壳形成时期并持续到大约38-35 亿年前。在冥古宙早期,地球上大气冷却和水分凝聚而形成海洋,在冥古宙后期,地球上开始了生命的起源,此生命迹象可从沈积在最古老的沉积岩(大约37-39 亿年前) 中特殊的碳同位素研究所发现。在Pilbara Supergroup (位于澳洲西北) 发现有蓝藻沉积的顶燧石 (Apex cherts),据推测此化石应有34亿7000 万年的历史,属于地球上最早有生命记录的古老化石。在冥古宙期间大气层里只有含量少许的氧气( 因此只有非常少或者甚至没有臭氧层( ozone layer )的保护),所以紫外线辐射密集的击中地球表面。
形成22000个或者更多的直径大于20公里的撞击坑;
形成约40个直径约1000公里的撞击盆地;
形成几个直径约5000公里的撞击盆地;
约每100年造成严重的环境破坏。
冥古宙是地球的天文演化阶段,其间地球经历了无数次的陨石撞击,火山活动频繁。这个阶段地球上没有任何岩石,到处都是奔腾的岩浆。冥古宙的开始标志着地球的形成。
地球的演化历史可以分为四个巨大的发展阶段:冥古宙、太古宙、元古宙和显生宙。其中冥古宙(距今4600Ma年—3800Ma年前)和太古宙(距今3800Ma年前—2500Ma年前)与地球演化过程中生命化学进化的关系最为密切。冥古宙时期,大的天体碰撞事件使得有机分子都无法稳定存在,更谈不上生命的诞生,但是这为以后生命的起源提供了强大的物质基础。冥古宙后期(大约在40亿年前左右),这种碰撞事件开始大幅减少,地球也慢慢冷却下来,有机分子的大量合成也使得生命起源成为可能。地球上最古老的沉积岩大约有40多亿年的历史,也就是说,地球凝聚几亿年后才形成硬的地壳, 生命才有了立足之地。位于加拿大北部的一组变质岩——Acasta片麻岩是已知最古老的、保存完好的地球表面一部分,放射性年代测定表明Acasta片麻岩有40亿年的历史。W.H. Peck等通过分析澳大利亚西部的地质断层处的Jack Hills锆石,更是认为世界上最古老的岩石大约形成于44亿年前。
在冥古宙末期可能已经出现了小规模的水圈。更有甚者,S.A. Wilde和S.J. Mojzsis通过研究由岩屑形成的锆石中18O同位素的组成,结合其形成原因的分析,认为早在43-44亿年前地球上就已经形成了陆地地壳和海洋。这些地球上早期的水可能来自45-38亿年间彗星和小行星撞击地球。水圈的存在,为生命的早期演化提供了条件,因此在冥古宙结束之前,生命演化很可能就已经开始了。
从地球诞生的45亿年前到40亿年前属于地质学上的“冥古宙”,即所谓的“黑暗时代”。根据许多地质学家的传统认识,地球表面在这段时期覆盖着大量熔化的熔岩。但是,这批古老钻石的发现向这一观点发出了挑战,它们的存在暗示地球冷却的时间可能比之前想像的还要早。这项发现将有助于科学家进一步探测地球地壳的早期进化过程。研究小组成员澳大利亚哥廷理工大学化学家亚历山大·尼莫钦称,杰克-希尔地区是地球上唯一可以向我们提供地球形成信息的地区。
那时的地球就象一个巨大的岩浆球,火山爆发频繁,表面覆盖着熔化的岩浆海洋。随着聚合在内部的水气受热上升,在高空冷却成云致雨。这场大雨连续不断地下了足有几百万年,其中夹杂着一次次的闪电,岩石中的氮氢等元素被不断的催化,逐渐的形成了氨基这种低级生命所必须的有机分子。随着不间断的雨水的侵入,地表渐渐地冷却,氨基酸等大分子形成,原始大气圈和海洋随之诞生。
地球起源于46亿年以前的原始太阳星云。经过微星的集聚、碰撞和挤压使其内部变热,以后则是放射性物质的衰变使地球内部进一步升温,约在距今45-40亿年前,当温度上升到铁的熔点时,大量融化的铁向地心沉降,并以热的方式释放重力能,其能量相当于一千多次百万吨级的核爆炸。大量的热使地球内部广泛融化和发生改变,逐步形成了分层结构,其中心是致密的铁核,熔点低的较轻物质则浮在表面,经冷却形成地壳。
当时地表的温度、大气和水体的组分和性质可能还不具备生命产生的条件,因而也不会出现风化侵蚀等地质作用及其产物。那时地球岩浆活动剧烈,火山爆发频繁,表面覆盖着熔化的岩浆海洋。以后,随着地球温度的缓慢下降和冷却,同时由于上述的分异作用,一开始就可能使气体逸出,蒸发的气体不断上升,在空中又凝聚成雨落回地面,随着不间断的雨水的侵入,原始大气圈和海洋诞生了。这时大气圈中含有大量的二氧化碳,地球也被厚厚的云层封锁着,太阳光几乎穿不透地球橘红色的天空,海洋的温度高于150 摄氏度。在这沸腾的海洋里,孕育生命的各种元素在不断积累。
冥古宙一词最初是由普雷斯顿·克罗德于1972年所提出的,原本是用来指已知最早岩石之前的时期。
因为这个时期的岩石数据很少还存在于地球上,所以并没有正式的细分。但月球的地质时代的某些主要区分是落在冥古宙这个时期的,所以有时会将这些区分用在指地球同一时间的时期上。
证实
在20世纪的最后一个年代,地质学家从格陵兰西部、加拿大西北部和西澳大利亚州里确认到了某些冥古宙的岩石。现已知最早岩石的结构(依苏阿绿岩带)是由格陵兰有着约38亿年历史的沉积层,混着一点贯穿了岩石的火山岩脉所组成。零散的锆石结晶沉积在西加拿大和西澳的杰克山中的沉积物里,最早的约有四十四亿年之久的历史,非常接近地球形成的推测时间。
CrypticEra(直译是神秘时代)——4567.17 ±0.7百万年前
BasinGroups(直译是盆地群)——4150 -—4567.17百万年前
Nectarian(酒神代)——3975 - 4000百万年前
(黑暗时期)
冥古代的第一个阶段,存在于距今大约4567.17百万年前(由于同位素测试的精度,这个值有正负70万年的误差)。关于这个时代人类如今几乎一无所知,它的地质证据如果曾经存在的话,也已经在整个冥古代持续不断的天体轰炸中被摧毁了。地球是在这个阶段成型的,地球的内部开始塌陷(就是密度较大的物质向球心集合,如果地球足够大就会通过这个过程变成一颗恒星)而熔液表面则开始凝固。这一形成过程约长5000万到一亿年。目前已知的地球上最古老的物质产生于这个年代(距今44亿年)。
冥古代的第二个阶段,这个阶段持续到距今40亿年前。这个阶段可能因为地球表面的大量盆地得名。目前已知地球上最古老的岩石就形成于这个阶段(39亿6000万年前,发现于加拿大西北部/36亿5000万到37亿年前,发现于格陵兰岛西部)。
Nectarian——3975百万 - 4000百万年前冥古代的第三个阶段,这个阶段只有短短的2500万年,在这一阶段发生了席卷太阳系内圈的天文轰炸,大量的天体撞击地球,所以在这个阶段,地球上应该还在不断地产生新的盆地。
Nectarian 期间运行从3920百万年前到3850百万年前。这是期间的期间在 Nectaris 盆地由大形成。Ejecta从Nectaris 形成上部的密集地cratered 地形被发现在月球高地。
从所有证据消失了,它被使用了作为一个非官方的期间的。疑义相似的事件未发生在地球上因为它比可观地更大和巨型的。Swazian Early Imbrian ——3900百万 - 3975百万年前。