Eon Archaiczny (Archean): geologia, życie i atmosfera 4–2,5 mld lat temu
Eon Archaiczny (Archean) — geologia, pierwsze życie i atmosfera 4–2,5 mld lat temu: wulkany, stromatolity, początki tlenu i wczesna tektonika płyt.
Eon Archean (zwany również archaikiem) to część historii Ziemi następująca po Hadeanie i poprzedzająca Proterozoik. Należy do czterech głównych eonów geologicznych i obejmuje okres od około 4,0 do 2,5 mld lat temu. W zapisie skalnym Archeanu pojawiają się pierwsze trwałe skały osadowe oraz najstarsze znane skamieniałości mikrobiologiczne — przede wszystkim pozostałości mat bakteryjnych i proste formy organizmów takie jak sinice i akrytary.
Większość przetrwałych skał Archeanu ma pochodzenie wulkaniczne lub metamorficzne. Charakterystyczne dla tego eonu są m.in. zielonopiaskowcowe pasma (greenstone belts), zespoły TTG (trondhjemit-tonalit-granodiorit) oraz rzadkie dziś, ale wtedy liczne lawy ultramaficzne — komatiity. Aktywność wulkaniczna była powszechna, a średni przepływ ciepła z wnętrza Ziemi znacznie przewyższał współczesny: na początku Archeanu był prawdopodobnie nawet trzykrotnie większy niż obecnie, a pod koniec eonu wciąż około dwukrotnie wyższy. Taki wysoki strumień ciepła mógł wpływać na inny charakter procesów tektonicznych; kwestia, kiedy dokładnie rozpoczęła się współczesna tektonika płytowa była, pozostaje przedmiotem badań i debat. W Archeanie zaczęły powstawać pierwsze większe masy lądowe i z czasem uformował się hipotetyczny superkontynent Vaalbara. Już przed końcem Hadeanu i na początku Archeanu istniały oceany, w których zachodziły procesy sedymentacyjne i które sprzyjały rozwojowi wczesnego życia.
Atmosfera Archeanu znacząco różniła się składem od współczesnej — panował w niej prawie całkowity brak wolnego tlenu. Główne gazy cieplarniane to prawdopodobnie metan i CO2, co pomagało utrzymać temperaturę przy słabszym Słońcu (tzw. problem „słabego młodego Słońca”). Stopniowe uwalnianie gazów wulkanicznych oraz obfite procesy hydrotermalne kształtowały chemię atmosfery i oceanów.
Najbardziej namacalne ślady życia z Archeanu to skamieniałe maty bakteryjne — stromatolity — datowane na co najmniej ~3,5 mld lat temu. Tworzyły je społeczności mikroorganizmów, głównie sinic, które prowadziły fotosyntezę, uwalniając tlen jako produkt uboczny. Początkowo uwolniony tlen był wiązany w oceanach przez utlenianie jonów żelaza, co doprowadziło do powstawania szeroko rozpowszechnionych banded iron formations (BIF). Dopiero po długim okresie tego pochłaniania doszło do szybszego wzrostu ilości tlenu w atmosferze — proces ten znalazł swoje kulminacje już po zakończeniu Archeanu (Wielkie Utlenienie ok. 2,4–2,3 mld lat temu).
Oprócz stromatolitów występują dowody na życie w postaci izotopowych sygnatur w węglu i drobnych mikrostruktur skalnych oraz na istnienie dynamicznego cyklu hydrologicznego — przykładem są skamieniałe odciski kropli deszczu odkryte w późnym Archeanie (ok. 2,7 mld lat temu) w Ventersdorp w północno-zachodniej prowincji RPA w. Najstarsze fragmenty skorupy kontynentalnej (np. izolaty Acasta, skały Isua i formacje w Pilbara czy Kaapvaal) pozwalają rekonstruować warunki powierzchniowe i geologiczne tego eonu.
Archean to okres, w którym ukształtowały się podstawy geologii i biologii naszej planety: zrodziły się pierwsze stabilne bloki kontynentalne, rozwinęły się proste ekosystemy mikrobiologiczne, a chemia atmosfery i oceanów była silnie odmienna od dzisiejszej. Wciąż pozostaje wiele otwartych pytań — m.in. dokładny moment i mechanizmy rozpoczęcia współczesnej tektoniki płytowej, szczegóły wczesnego cyklu tlenu oraz warunki i czas pojawienia się życia — które są aktywnym przedmiotem badań geologów, geochemików i biologów ewolucyjnych.
Wąwóz Weano w Parku Narodowym Karijini: ukazuje jasnoczerwone warstwy archeologicznych skał żelazonośnych Pilbary.
Powiązane strony
- Linia czasu życia
Pytania i odpowiedzi
P: Co to jest eon archeologiczny?
O: Eon archaiczny to okres geologiczny, który nastąpił po okresie hadeńskim, a przed proterozoicznym. Trwał od 4 000 milionów lat temu (mya) do 2 500 mya.
P: Jakie rodzaje skał występują w archaizmie?
O: Większość skał, które przetrwały z tego okresu, jest pochodzenia wulkanicznego (iglastego) i metamorficznego.
P: Czy w tym okresie istniała tektonika płyt?
O: Pytanie o to, kiedy zaczęła się tektonika płyt, jest przedmiotem badań, ale możliwe jest, że z powodu dużego przepływu ciepła na Ziemi w tym okresie, tektonika płyt mogła być bardziej energiczna niż dzisiaj.
P: Czy w tym okresie czasu istniały oceany?
O: Tak, oceany istniały przed rozpoczęciem eonu archeologicznego.
P: Co było obecne w atmosferze Ziemi w tym czasie?
O: W atmosferze prawie w ogóle nie było wolnego tlenu, a zamiast tego przeważał metan i CO2.
P: Kiedy po raz pierwszy na Ziemi pojawiły się kopalne formy życia?
O: Kopalne formy życia po raz pierwszy pojawiły się na Ziemi w eonie archeańskim - były to cyjanobakterie i akritarchy.
P: Kiedy w atmosferze ziemskiej zaczął się gromadzić tlen?
O: Tlen zaczął się gromadzić w atmosferze ziemskiej znacznie później - dopiero po 3500 mya, kiedy skamieniałe maty bakteryjne zwane stromatolitami zostały utworzone przez sinice w procesie fotosyntezy i wydzielały tlen jako produkt uboczny.
Przeszukaj encyklopedię