Eon hadejski (Hadean): początki Ziemi 4,6–4,0 mld lat i cechy

Główne cechy i warunki środowiskowe

W Hadeanie dominuje obraz planety w stanie częściowego lub całkowitego stopienia, z cienką, niestabilną skorupą i aktywną diferenciacją materii. Brak jest praktycznie zachowanych skał osadowych z tego eonu — większość pierwotnej skorupy została przepracowana, przetopiona lub zniszczona w wyniku intensywnych uderzeń i procesów tektonicznych. Najwcześniejszymi bezpośrednio datowanymi obiektami są niektóre cyrkonie (zawierające datowalne inkluzje) o wieku około 4,4 miliarda lat (ok. 4 400 mya), które dostarczają najstarszych informacji o warunkach na Ziemi.

Kluczowe cechy Hadeanu:

• dominacja procesów magmowych i wulkanicznych;
• prawdopodobne istnienie oceanu magmy we wczesnym okresie oraz stopniowe krzepnięcie i formowanie pierwszej, cienkiej skorupy;
• częste i silne bombardowania przez pozostałości po formowaniu się Układu Słonecznego (protoplanety, asteroidy, komety);
• atmosfera uboga w wolny tlen — dominowały gazy takie jak dwutlenek węgla, metan i azot, przy jednoczesnym bardzo niskim stężeniu tlenu.

Powstanie Księżyca i hipoteza wielkiego zderzenia

W bardzo wczesnej historii Ziemi miało miejsce wydarzenie kluczowe dla dalszego rozwoju planety — powstanie Księżyca w wyniku kolizji Ziemi z dużą protoplanetą (hipoteza wielkiego zderzenia, tzw. Giant Impact). Jako argumenty przemawiające za tą hipotezą wymienia się przede wszystkim:

1. niezwykłe podobieństwo składu chemicznego skorupy ziemskiej i kompozycji Księżyca,
2. niskie stężenie żelaza w jądrze (centrum) Księżyca w porównaniu z Ziemią,
3. wysoki kątowy moment pędu systemu Ziemia-Mon. (co odpowiada obecnemu momentowi pędu systemu Ziemia–Księżyc).

W wyniku tego zderzenia część materii ziemskiej i protoplanetarnej została wyrzucona na orbitę i zagregowała, tworząc Księżyc; jednocześnie zdestabilizowane warunki doprowadziły do długotrwałego ogrzewania i przetapiania powierzchni Ziemi.

Bombardowanie i późniejsze wydarzenia geologiczne

Brak skał dużo starszych niż ok. 3,8–3,9 miliarda lat tłumaczy się m.in. intensywnymi uderzeniami i erozją skorupy we wczesnym Układzie Słonecznym. Po ustabilizowaniu się planet pozostawały duże ilości odłamków protoplanetarnych — asteroidy i komety — które na ekscentrycznych orbitach uderzały w planety i ich księżyce. Okres największego natężenia takich uderzeń, zwanego późniejszym bombardowaniem., mógł doprowadzić do wielokrotnego niszczenia wczesnych fragmentów skorupy i utrudnić zachowanie rekordów geologicznych z Hadeanu.

Atmosfera, woda i początki życia

Atmosfera Hadeanu była prawdopodobnie zdominowana przez CO2, N2 i redukujące gazy (np. metan), z bardzo małą zawartością wolnego O2. Pomimo gorących warunków, modele klimatyczne i dowody izotopowe z najstarszych cyrkonów sugerują, że ciekła woda mogła pojawić się relatywnie wcześnie — już w pierwszych setkach milionów lat po uformowaniu planety. Oznaki obecności oceanów jeszcze w eonie hadejskim zmniejszałyby surowość warunków i miały znaczenie dla późniejszego powstania życia.

Nie ma bezpośrednich, powszechnie akceptowanych skamieniałości organizmów z Hadeanu. Istnieją natomiast kontrowersyjne i fragmentaryczne dowody izotopowe (np. anomalie stosunku izotopów węgla w najstarszych skałach) oraz interpretacje najstarszych cyrkonów, które mogą wskazywać na aktywność chemiczną związaną z procesami biologicznymi już około końca Hadeanu lub na początku Archeanu — jednak w tym zakresie brak jest konsensusu i dowodów jednoznacznych.

Podsumowanie

Hadean to eon formowania się Ziemi i jej wczesnej ewolucji: czas intensywnego nagrzewania, wulkanizmu, bombardowań oraz stopniowego krzepnięcia i różnicowania się planety. Ze względu na intensywne procesy niszczące, zachowało się bardzo niewiele bezpośrednich śladów tej ery — najstarsze informacje pochodzą głównie z datowanych cyrkonów i analiz geochemicznych. Wiedza o Hadeanie nadal się rozwija wraz z postępem badań geologicznych i geochemicznych oraz modelowaniem wczesnej historii Układu Słonecznego.