冥古宙:原太古代-中文百科頻道

概述

冥古宙（Hadean）是太古宙之前的一個宙，開始于地球形成之初，結束于38億年前，但依據不同的文獻可能有不同的定義。冥古宙最初是由普雷斯頓·克羅德（Preston Cloud）于1972年所提出的，原本是用來指已知最早岩石之前的時期。

冥古宙的最後一個代對應為月球地質年代中的早雨海世，以月球的東海撞擊事件為結束時間（約為38.4億年），這也是内太陽系的後期重轟擊期的結束标志。

在整個冥古宙，地球從46億年前形成，從一個熾熱的岩漿球逐漸冷卻固化（計算表明僅需1億年），出現原始的海洋、大氣與陸地，但仍然是地質活動劇烈、火山噴發遍布、熔岩四處流淌，在41億年前到38億年前地球持續遭到了大量小行星與彗星的轟擊。

根據同時期月球撞擊坑推算（月球面對地球的那一面的大部分大型盆地如危海、甯靜海、晴朗海、肥沃海和風暴海也都是于此一時期撞擊形成的），地球遭遇了撞擊，形成22000個或者更多的直徑大于20公裡的撞擊坑；形成約40個直徑約1000公裡的撞擊盆地；形成幾個直徑約5000公裡的撞擊盆地；約每100年造成嚴重的環境破壞。

冥古宙在38億年前結束後，内太陽系不再有大規模撞擊事件，已知的地球最古老的岩石（位于北美克拉通蓋層的艾加斯塔片麻岩及西澳洲那瑞爾片麻岩層的傑克希爾斯部分）也定年在38億年前。

因為這個時期的岩石幾乎沒有保存到現在的，所以并沒有正式的細分。但月岩從40多億年前就比較好的保存下來，因此月球地質年代的某些主要劃分可參照用于地球的冥古宙劃代。

曆史

冥古宙是太古宙之前的一個宙，開始于地球形成之初，結束于38億年前，但依據不同的文獻可能有不同的定義。冥古宙最初是由普雷斯頓·克羅德（Preston Cloud）于1972年所提出的，原本是用來指已知最早岩石之前的時期。冥古宙的最後一個代對應為月球地質年代中的早雨海世，以月球的東海撞擊事件為結束時間(約為38.4億年)，這也是内太陽系的後期重轟擊期的結束标志。

在整個冥古宙，地球從46億年前形成，從一個熾熱的岩漿球逐漸冷卻固化（計算表明僅需1億年），出現原始的海洋、大氣與陸地，但仍然是地質活動劇烈、火山噴發遍布、熔岩四處流淌，在41億年前到38億年前地球持續遭到了大量小行星與彗星的轟擊，根據同時期月球撞擊坑推算（月球面對地球的那一面的大部份大型盆地如危海、甯靜海、晴朗海、肥沃海和風暴海也都是于此一時期撞擊形成的）。

冥古宙的岩石

格陵蘭的沉積層中含有帶狀鐵礦的地層。裡面可能含有有機碳，且這意味着那時很有可能已經出現可進行光合作用的生命了。但已知最古老的化石（于澳大利亞）是在那時的數億年之後了。

大撞擊後期發生于冥古宙中，且對地球和月亮産生了影響。

大氣層和海洋

在形成地球的物質當中，曾經存在過大量的水。在地球的形成時期，其質量比如今的小，水分子也就更容易掙脫重力。據推測，當時氫氣和氦氣在大氣層中持續不斷地逸散，然而，現時大氣中高密度的稀有氣體卻相對缺乏，這表明，在早期大氣層中可能發生過什麼劇變。

有理論認為，在地球的年輕時期，它的一部分曾受過撞擊而分裂，分裂出去的部分後來形成了月球。然而在這種說法下，撞擊應該會令一到兩個大區域融化，現時的組成成份卻與完全融化的假設并不相符，事實上也很難将巨大的岩石完全融化并混在一起。不過相當一部分的物質仍被此次撞擊所蒸發，在這顆年輕的行星周圍形成了一個由岩石蒸汽組成的大氣層。岩石蒸汽在兩千年間逐漸凝固，留下了高溫的易揮發物，之後有可能形成了一個混有氫氣和水蒸氣的高密度二氧化碳大氣層。另外盡管當時表面溫度有230℃，但液态的海洋依然能夠存在，這得益于CO2大氣層帶來的高氣壓。随着冷凝過程繼續進行，海水通過溶解作用除去了大氣中的大部分CO2，不過其含量水平在新地層和地幔循環出現時産生了激烈的震蕩。

對锆石的研究發現，液态水必然已存在了有四十四億年之久，非常接近地球形成的時刻。這需要有大氣層的存在。

地理形成

曾經有大量的水存在于形成地球的物質裡面。水分子在直到半徑到達現今尺度的百分之四十之前，都一直持續地逃離地球的重力。直到達至那一尺度後，水（和其他揮發性物質）才停留在地球上。氫氣和氦氣被認為會持續地從大氣層中外露出去，但在現今大氣層中的其他較重的惰性氣體卻亦極度稀少，故而猜測在早期的大氣層中可能有某些可怕的事情發生。有理論假設，年輕行星的部份曾被形成月球的撞擊撞裂，而應該會形成一個或兩個大區域的融化。現今的組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難的事情。但是，有一定量的物質則應該要因為此次撞擊而蒸發，并形成一個圍繞着年青行星的岩石蒸氣大氣層。岩石蒸氣在兩千萬年間逐漸凝固下來，而隻留下火熱的揮發物，這可能産生了一個帶着氫氣和水蒸氣的龐大二氧化碳大氣層。液态的海洋亦會出現，盡管表面溫度還有兩百三十度之高，但二氧化碳大氣層巨大的大氣壓讓液态水得以存在。當大氣層持續地冷卻之後，散去及溶解于海洋之中使得大部份的二氧化碳從大氣層中消失掉，但隻要新的地層和地函周期出現後，就會有巨大的變動。

地球剛形成時的第一個地質年代為冥古宙（Hadean Eon），它的地質年代開始于地球的地殼形成時期并持續到大約38－35億年前。在冥古宙早期，地球上大氣冷卻和水分凝聚而形成海洋，在冥古宙後期，地球上開始了生命的起源，此生命迹象可從沈積在最古老的沉積岩（大約37－39億年前）中特殊的碳同位素研究所發現。在Pilbara Supergroup（位于澳洲西北）發現有藍藻沉積的頂燧石（Apex cherts），據推測此化石應有34億7000萬年的曆史，屬于地球上最早有生命記錄的古老化石。在冥古宙期間大氣層裡隻有含量少許的氧氣（因此隻有非常少或者甚至沒有臭氧層（ozone layer）的保護），所以紫外線輻射密集的擊中地球表面。

地球遭遇

形成22000個或者更多的直徑大于20公裡的撞擊坑；

形成約40個直徑約1000公裡的撞擊盆地；

形成幾個直徑約5000公裡的撞擊盆地；

約每100年造成嚴重的環境破壞。

曆史演化

冥古宙是地球的天文演化階段，其間地球經曆了無數次的隕石撞擊，火山活動頻繁。這個階段地球上沒有任何岩石，到處都是奔騰的岩漿。冥古宙的開始标志着地球的形成。

“在那段時期，大規模撞擊之間的間隔時間非常長，足以産生更為舒适的環境，至少在局部地區如此。”馬爾希說，“任何在冥古宙形成的生命很可能必須要忍受高溫，要想從地球曆史中如此動蕩的這段時期存活下來，生命必須在地底深處或者海洋地殼的生境中繁盛才行。”

地球的演化曆史可以分為四個巨大的發展階段：冥古宙、太古宙、元古宙和顯生宙。其中冥古宙(距今4600Ma年—3800Ma年前)和太古宙(距今3800Ma年前—2500Ma年前)與地球演化過程中生命化學進化的關系最為密切。冥古宙時期，大的天體碰撞事件使得有機分子都無法穩定存在，更談不上生命的誕生，但是這為以後生命的起源提供了強大的物質基礎。

冥古宙後期（大約在40億年前左右），這種碰撞事件開始大幅減少，地球也慢慢冷卻下來，有機分子的大量合成也使得生命起源成為可能。地球上最古老的沉積岩大約有40多億年的曆史，也就是說，地球凝聚幾億年後才形成硬的地殼，生命才有了立足之地。

位于加拿大北部的一組變質岩——Acasta片麻岩是已知最古老的、保存完好的地球表面一部分，放射性年代測定表明Acasta片麻岩有40億年的曆史。W.H. Peck等通過分析澳大利亞西部的地質斷層處的Jack Hills锆石，更是認為世界上最古老的岩石大約形成于44億年前。

曆史特征

在冥古宙末期可能已經出現了小規模的水圈。更有甚者，S.A. Wilde和S.J. Mojzsis通過研究由岩屑形成的锆石中18O同位素的組成，結合其形成原因的分析，認為早在43-44億年前地球上就已經形成了陸地地殼和海洋。這些地球上早期的水可能來自45-38億年間彗星和小行星撞擊地球。水圈的存在，為生命的早期演化提供了條件，因此在冥古宙結束之前，生命演化很可能就已經開始了。

從地球誕生的45億年前到40億年前屬于地質學上的“冥古宙”，即所謂的“黑暗時代”。根據許多地質學家的傳統認識，地球表面在這段時期複蓋着大量熔化的熔岩。但是，這批古老鑽石的發現向這一觀點發出了挑戰，它們的存在暗示地球冷卻的時間可能比之前想像的還要早。這項發現将有助于科學家進一步探測地球地殼的早期進化過程。研究小組成員澳大利亞哥廷理工大學化學家亞曆山大·尼莫欽稱，傑克－希爾地區是地球上唯一可以向我們提供地球形成信息的地區。

自然環境

那時的地球就象一個巨大的岩漿球，火山爆發頻繁，表面複蓋着熔化的岩漿海洋。随着聚合在内部的水氣受熱上升，在高空冷卻成雲緻雨。這場大雨連續不斷地下了足有幾百萬年，其中夾雜着一次次的閃電，岩石中的氮氫等元素被不斷的催化，逐漸的形成了氨基這種低級生命所必須的有機分子。随着不間斷的雨水的侵入，地表漸漸地冷卻，氨基酸等大分子形成，原始大氣圈和海洋随之誕生。

地球起源

起源

地球起源于46億年以前的原始太陽星雲。經過微星的集聚、碰撞和擠壓使其内部變熱，以後則是放射性物質的衰變使地球内部進一步升溫，約在距今45-40億年前，當溫度上升到鐵的熔點時，大量融化的鐵向地心沉降，并以熱的方式釋放重力能，其能量相當于一千多次百萬噸級的核爆炸。大量的熱使地球内部廣泛融化和發生改變，逐步形成了分層結構，其中心是緻密的鐵核，熔點低的較輕物質則浮在表面，經冷卻形成地殼。

起源環境

當時地表的溫度、大氣和水體的組分和性質可能還不具備生命産生的條件，因而也不會出現風化侵蝕等地質作用及其産物。那時地球岩漿活動劇烈，火山爆發頻繁，表面複蓋着熔化的岩漿海洋。以後，随着地球溫度的緩慢下降和冷卻，同時由于上述的分異作用，一開始就可能使氣體逸出，蒸發的氣體不斷上升，在空中又凝聚成雨落回地面，随着不間斷的雨水的侵入，原始大氣圈和海洋誕生了。這時大氣圈中含有大量的二氧化碳，地球也被厚厚的雲層封鎖着，太陽光幾乎穿不透地球橘紅色的天空，海洋的溫度高于150 攝氏度。在這沸騰的海洋裡，孕育生命的各種元素在不斷積累。

設想證實

冥古宙一詞最初是由普雷斯頓·克羅德于1972年所提出的，原本是用來指已知最早岩石之前的時期。因為這個時期的岩石數據很少還存在于地球上，所以并沒有正式的細分。但月球的地質時代的某些主要區分是落在冥古宙這個時期的，所以有時會将這些區分用在指地球同一時間的時期上。

證實在20世紀的最後一個年代，地質學家從格陵蘭西部、加拿大西北部和西澳大利亞州裡确認到了某些冥古宙的岩石。現已知最早岩石的結構（依蘇阿綠岩帶）是由格淩蘭有着約38億年曆史的沉積層，混着一點貫穿了岩石的火山岩脈所組成。零散的锆石結晶沉積在西加拿大和西澳的傑克山中的沉積物裡，最早的約有四十四億年之久的曆史，非常接近地球形成的推測時間。