冥古宙的历史演化 冥古宙的历史

www.zhiqu.org     时间: 2024-06-15

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。



冥古宙的历史特征~

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。

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。


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