stringtranslate.com

Хадин

Гадейский период ( / h eɪ ˈ d iː ə n , ˈ h eɪ d i ə n / hay- DEE -ən, HAY - dee-ən ) — первый и древнейший из четырех известных геологических эонов истории Земли , начиная с образованием планеты около 4,54 млн  лет назад , [3] [4] теперь определяется как (4567,30 ± 0,16) млн лет назад [1] и определяется возрастом самого старого твердого материала в Солнечной системе , обнаруженного в некоторых метеоритах, возрастом около 4,567 миллиарда лет. [5] Предполагаемое межпланетное столкновение , в результате которого возникла Луна , произошло в начале этого эона. Гадейский период закончился 4,031 миллиарда лет назад, и на смену ему пришел архейский эон, при этом предположительно поздняя тяжелая бомбардировка произошла на границе Гадея и архея.

Гадейские породы очень редки, в основном состоят из зернистых цирконов из одного местонахождения ( Джек-Хиллз ) в Западной Австралии . [6] Гадейские геофизические модели остаются спорными среди геологов : похоже, что тектоника плит и рост континентов могли начаться в Гадейском периоде. [6] Земля в раннем Гаде имела очень плотную пребиотическую атмосферу , богатую углекислым газом и метаном , но в конечном итоге образовались океаны, состоящие из жидкой воды .

Этимология

Название эона «Хадеан» происходит от имени Аида , греческого бога подземного мира (и может быть использовано для описания самого подземного мира), имея в виду адские условия, преобладавшие тогда на ранней Земле : планета только что сформировалась в результате недавнего приращения , и его поверхность все еще была покрыта перегретой лавой , обилием короткоживущих радиоактивных элементов и частыми столкновениями с другими телами Солнечной системы.

Этот термин был придуман американским геологом Престоном Клаудом первоначально для обозначения периода, предшествующего появлению самых ранних известных горных пород на Земле. [7] [8] У. Б. Харланд позже придумал почти синонимичный термин « прискоанский период» от слова priscus , латинского слова, означающего «древний». [9] Другие, более старые тексты называют этот эон Доархейским . [10] [11]

Рок-свидания

Электронная микрофотография детритовых цирконов из гадейских (4,404 ± 0,008 млрд лет назад) метаосадков Джек -Хиллз , Нарриер-Гнейсский террейн , Западная Австралия.

В последние десятилетия 20-го века геологи обнаружили несколько гадейских пород в западной Гренландии , северо-западной Канаде и Западной Австралии . В 2015 году следы углеродистых минералов, которые интерпретируются как «остатки биотической жизни », были обнаружены в породах возрастом 4,1 миллиарда лет в Западной Австралии. [12] [13]

Самые старые датированные кристаллы циркона , заключенные в метаморфизованном конгломерате песчаника в Джек-Хиллз Нарриер -Гнейсового террейна в Западной Австралии, датируются 4,404 ± 0,008 млрд лет назад . [14] Этот циркон представляет собой небольшое отклонение: возраст самого старого постоянно датируемого циркона приближается к 4,35 млрд лет назад [14] — примерно на 200 миллионов лет позже предполагаемого времени образования Земли .

Во многих других областях ксенокристаллические (или реликтовые) гадейские цирконы , заключенные в более древние породы, указывают на то, что более молодые породы образовались на более старых террейнах и включили в себя часть более древнего материала. Один из примеров встречается на Гвианском щите формации Ивокрама на юге Гайаны, где ядра циркона датируются 4,22 млрд лет назад [15] .

Атмосфера

Значительное количество воды должно было содержаться в материале, из которого образовалась Земля. [16] Молекулы воды могли бы легче покинуть гравитацию Земли, если бы планета была менее массивной во время своего формирования. Фотодиссоциация под действием коротковолнового ультрафиолета в солнечном свете может расщепить молекулы поверхностной воды на кислород и водород , первый из которых будет легко удален восстановительной атмосферой , в то время как второй (вместе с таким же легким гелием ), как ожидается, будет постоянно покидать его. атмосфере (даже по сей день) вследствие атмосферного побега .

Предполагается, что часть древней планеты была разрушена ударом , создавшим Луну , который должен был вызвать таяние одного или двух крупных регионов Земли. Нынешний состав Земли позволяет предположить, что полного переплавления не произошло, поскольку полностью расплавить и перемешать огромные массивы горных пород сложно. [17] Однако значительная часть материала должна была испариться в результате этого удара. Материал конденсировался в течение 2000 лет. [18] Первоначальный океан магмы затвердел в течение 5 миллионов лет, [19] оставив после себя горячие летучие вещества, что, вероятно, привело к образованию тяжелого CO .
2атмосфера с водородом и водяным паром . Первоначальная тяжелая атмосфера имела температуру поверхности 230 ° C (446 ° F) и атмосферное давление выше 27 стандартных атмосфер . [18]

Океаны

Исследования цирконов показали, что жидкая вода могла существовать между 4,0 и 4,4 миллиарда лет назад, очень скоро после образования Земли. [14] [20] Океаны с жидкой водой существовали, несмотря на высокую температуру поверхности, потому что при атмосферном давлении в 27 атмосфер вода остается жидкой даже при таких высоких температурах. [18]

Наиболее вероятным источником воды в Гадейском океане было выделение газа из мантии Земли . [21] Бомбардировочное происхождение значительного количества воды маловероятно из-за несовместимости фракций изотопов Земли и комет. [16]

Удары астероидов во время Гадея и Архея периодически нарушали состояние океана. Геологические записи 3,2 Гья содержат свидетельства множественных столкновений объектов диаметром до 100 километров (62 миль). [22] Каждый такой удар привел бы к выкипанию до 100 метров (330 футов) мирового океана и временному повышению температуры атмосферы до 500 °C (932 °F). [22] Однако частота ударов метеоритов все еще изучается: Земля, возможно, пережила длительные периоды, когда были возможны жидкие океаны и жизнь. [20]

Жидкая вода поглотила бы углекислый газ в ранней атмосфере, чего само по себе недостаточно, чтобы существенно уменьшить количество CO .
2. [18]

Тектоника плит

Эволюция континентальной коры и глубин океана (из Коренаги, 2021) [6]

Исследование цирконов, проведенное в 2008 году, показало, что австралийская гадейская порода содержит минералы, указывающие на существование тектоники плит еще 4 миллиарда лет назад (примерно 600 миллионов лет после образования Земли). [23] Однако некоторые геологи предполагают, что цирконы могли образоваться в результате ударов метеоритов. [24] Прямые доказательства гадейской геологии цирконов ограничены, поскольку цирконы в основном собраны в одном месте в Австралии. [6] [25] Геофизические модели недостаточно ограничены, но могут нарисовать общую картину состояния Земли в Гадейском периоде. [6] [26]

Мантийная конвекция в Гаде, вероятно, была сильной из-за более низкой вязкости . [6] Более низкая вязкость была обусловлена ​​высоким уровнем радиогенного тепла и тем фактом, что вода в мантии еще не полностью дегазировалась. [27] Привела ли мощная конвекция к тектонике плит в Гаде или же она была ограничена жесткой крышкой, до сих пор является предметом споров. [6] [25] [28] [29] Считается, что наличие Гадейских океанов вызывает тектонику плит. [30]

Субдукция из-за тектоники плит удалила бы карбонаты из ранних океанов, способствуя удалению CO .
2-богатая ранняя атмосфера. Удаление этой ранней атмосферы является свидетельством тектоники Гадейских плит. [31]

Если бы тектоника плит произошла в Гаде, она бы сформировала континентальную кору . [32] Различные модели предсказывают разное количество континентальной коры во время Гадея. [33] Работа Дхиуме и др. предсказывает, что к концу Гадея континентальная кора имела только 25% сегодняшней площади. [34] Модели Коренаги и др. предсказывают, что континентальная кора выросла до современного объема где-то между 4,2 и 4,0 Гья . [32] [35]

Континенты

Количество обнаженной земли в Гаде лишь слабо зависит от количества континентальной коры: оно также зависит от уровня океана. [6] В моделях, где тектоника плит началась в архее, Земля имеет глобальный океан в гадее. [36] [37] Высокая температура мантии, возможно, затруднила поддержание высоких возвышенностей в Гаде. [38] [39] Если континенты действительно образовались в Гаде, их рост конкурировал с выделением воды из мантии. [6] Континенты могли появиться в середине Гадея, а затем исчезнуть под густым океаном к концу Гадея. [40] Ограниченное количество земли имеет последствия для происхождения жизни . [6]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abc Коэн, Ким (октябрь 2022 г.). «Новая редакция Графика – 2022-10». Международная комиссия по стратиграфии . Проверено 16 января 2023 г. 2022/10 – Хадин: GSSA введен в действие и ратифицирован IUGS (10.05.2022). GSSA составляет 4567,30 ± 0,16 млн лет назад.
  2. ^ "Разрез и точка стратотипа глобальной границы" . Международная комиссия стратиграфии . Проверено 29 октября 2023 г.
  3. ^ Далримпл, Г. Брент (2001). «Возраст Земли в двадцатом веке: проблема (в основном) решена». Геологическое общество, Лондон, специальные публикации . 190 (1): 205–221. Бибкод : 2001GSLSP.190..205D. дои : 10.1144/gsl.sp.2001.190.01.14. S2CID  130092094 . Проверено 2 октября 2022 г.
  4. ^ «Возраст Земли». Геологическая служба США. 1997. Архивировано из оригинала 23 декабря 2005 года . Проверено 3 октября 2022 г.
  5. ^ Страчан, Р.; Мерфи, Дж.Б.; Дарлинг, Дж.; Стори, К.; Шилдс, Г. (2020). «Докембрий (4,56–1 млрд лет)». В Градштейне, FM; Огг, Дж.Г.; Шмитц, доктор медицины; Огг, генеральный менеджер (ред.). Геологическая шкала времени 2020 . Амстердам: Эльзевир. стр. 482–483. дои : 10.1016/B978-0-12-824360-2.00016-4. ISBN 978-0-12-824360-2. S2CID  229513433.
  6. ^ abcdefghij Коренага, Дж (2021). «Была ли земля на ранней Земле?». Жизнь . 11 (11): 1142. Бибкод : 2021Жизнь...11.1142К. дои : 10.3390/life11111142 . ПМЦ 8623345 . ПМИД  34833018. 
  7. ^ Клауд, Престон (1972). «Действующая модель примитивной Земли». Американский научный журнал . 272 (6): 537–548. Бибкод : 1972AmJS..272..537C. дои : 10.2475/ajs.272.6.537.
  8. ^ Бликер, В. (2004). «Глава 10. К «естественной» шкале времени докембрия». В Градштейне, Феликс М.; Огг, Джеймс Г.; Смит, Алан Г. (ред.). Геологическая шкала времени . Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. п. 145. ИСБН 9780521786737.
  9. ^ "Прискоан". Оксфордские живые словари . Архивировано из оригинала 29 ноября 2018 г.
  10. ^ Шоу, DM (1975). Ранняя история Земли . Труды Института перспективных исследований НАТО. Лестер: Джон Уайли. стр. 33–53. ISBN 0-471-01488-5.
  11. ^ Джарвис, Гэри Т.; Кэмпбелл, Ян Х. (декабрь 1983 г.). «Архейские коматииты и геотермы: решение очевидного противоречия». Письма о геофизических исследованиях . 10 (12): 1133–1136. Бибкод : 1983GeoRL..10.1133J. дои : 10.1029/GL010i012p01133.
  12. ↑ Боренштейн, Сет (19 октября 2015 г.). «Намеки на жизнь на ранней Земле, которая считалась пустынной». Возбуждайте . Йонкерс, Нью-Йорк: Интерактивная сеть Mindspark . Ассошиэйтед Пресс . Проверено 20 октября 2015 г.
  13. ^ Белл, Элизабет А.; Бенике, Патрик; Харрисон, Т. Марк; и другие. (19 октября 2015 г.). «Потенциально биогенный углерод сохранился в цирконе возрастом 4,1 миллиарда лет». Учеб. Натл. акад. наук. США . Вашингтон, округ Колумбия: Национальная академия наук . 112 (47): 14518–21. Бибкод : 2015PNAS..11214518B. дои : 10.1073/pnas.1517557112 . ISSN  1091-6490. ПМЦ 4664351 . ПМИД  26483481. 
  14. ^ abc Уайльд, Саймон А.; Вэлли, Джон В.; Пек, Уильям Х.; Грэм, Колин М. (2001). «Свидетельства обломочных цирконов о существовании континентальной коры и океанов на Земле 4,4 миллиарда лет назад». Природа . 409 (6817): 175–178. Бибкод : 2001Natur.409..175W. дои : 10.1038/35051550. PMID  11196637. S2CID  4319774.
  15. ^ Надо, Серж; Чен, Вэй; Рис, Джимми; Лахман, Деокумар; Олт, Рэнди; Фарако, Мария; Фрага, Леда; Рейс, Нельсон; Бетиолло, Леандро (01 декабря 2013 г.). «Гайана: утраченная гадейская кора Южной Америки?». Бразильский геологический журнал . 43 (4): 601–606. дои : 10.5327/Z2317-48892013000400002 .
  16. ^ аб Дрейк, Майкл Дж. (апрель 2005 г.). «Происхождение воды на планетах земной группы». Метеоритика и планетология . 40 (4): 519–527. Бибкод : 2005M&PS...40..515J. дои : 10.1111/j.1945-5100.2005.tb00960.x .
  17. ^ Тейлор, Дж. Джеффри. «Происхождение Земли и Луны». Исследование Солнечной системы . НАСА. Архивировано из оригинала 8 марта 2015 года.
  18. ^ abcd Sleep, Нью-Хэмпшир; Занле, К; Нойхофф, PS (2001). «Создание благоприятных условий на поверхности древней Земли». ПНАС . 98 (7): 3666–3672. Бибкод : 2001PNAS...98.3666S. дои : 10.1073/pnas.071045698 . ПМК 31109 . ПМИД  11259665. 
  19. ^ Элкинс-Тантон, LT (2008). «Связанное затвердевание океана магмы и рост атмосферы на Земле и Марсе». Письма о Земле и планетологии . 271 (1–4): 181–191. Бибкод : 2008E&PSL.271..181E. дои : 10.1016/j.epsl.2008.03.062.
  20. ^ аб Вэлли, Джон В.; Пек, Уильям Х.; Кинг, Элизабет М.; Уайльд, Саймон А. (апрель 2002 г.). «Прохладная ранняя Земля». Геология . 30 (4): 351–354. Бибкод : 2002Geo....30..351В. doi :10.1130/0091-7613(2002)030<0351:ACEE>2.0.CO;2. PMID  16196254. Архивировано из оригинала 16 июня 2013 г. Проверено 22 августа 2006 г.
  21. ^ Рейс, ЗОЖ; Санчес, EAM (2020). «Докембрий». В Олдертоне, Дэвид; Элиас, Скотт (ред.). Энциклопедия геологии . Эльзевир Наука. п. 30. ISBN 9780081029091.
  22. ^ аб Лоу, доктор медицинских наук; Байерли, GR (2015). «Геологические записи частичного испарения океана, вызванного ударами гигантских астероидов 3,29–3,23 миллиарда лет назад». Геология . 43 (6): 535–538. Бибкод : 2015Geo....43..535L. дои : 10.1130/G36665.1.
  23. ↑ Чанг, Кеннет (2 декабря 2008 г.). «Новая картина ранней Земли». Нью-Йорк Таймс .
  24. ^ Кенни, Г.Г.; Уайтхаус, MJ; Камбер, бакалавр наук; и другие. (12 апреля 2016 г.). «Пласты дифференцированного ударного расплава могут быть потенциальным источником гадейского обломочного циркона» . Проверено 6 марта 2017 г.
  25. ^ Аб Харрисон, Т. Марк (2020). Гадейская Земля . Чам, Швейцария: Springer. Бибкод : 2020hade.book.....H. дои : 10.1007/978-3-030-46687-9. ISBN 978-3-030-46686-2. S2CID  128932829.
  26. ^ Коренага, Дж; Планавски, Нью-Джерси; Эванс, ПАПА (2017). «Глобальный водный цикл и коэволюция внутренней и поверхностной среды Земли». Фил. Пер. Р. Сок. А. _ 375 (2094): 20150393. Бибкод : 2017RSPTA.37550393K. дои : 10.1098/rsta.2015.0393. ПМЦ 5394256 . PMID  28416728. S2CID  2958757. 
  27. ^ Коренага, Дж (2021). «Гадейская геодинамика и природа ранней континентальной коры». Докембрий Рез . 359 : 106178. Бибкод : 2021PreR..35906178K. doi : 10.1016/j.precamres.2021.106178. S2CID  233441822.
  28. ^ Тан, М; Чен, К; Рудник, Р.Л. (2016). «Архейский переход верхней коры от основного к кислому знаменует собой начало тектоники плит». Наука . 351 (6271): 372–375. Бибкод : 2016Sci...351..372T. дои : 10.1126/science.aad5513 . PMID  26798012. S2CID  206643793.
  29. ^ Уиндли, Б.Ф.; Куски, Т; Полат, А (2021). «Начало тектоники плит в эоархее». Докембрий Рез . 352 : 105980. Бибкод : 2021PreR..35205980W. doi : 10.1016/j.precamres.2020.105980. S2CID  228993361.
  30. ^ Регенауэр-Либ, К; Юэнь, Д.А.; Бранлунд, Дж (2001). «Начало субдукции: критичность за счет добавления воды?». Наука . 294 (5542): 578–580. Бибкод : 2001Sci...294..578R. дои : 10.1126/science.1063891. PMID  11641494. S2CID  43547982.
  31. ^ Сон, Нью-Хэмпшир; Занле, К.Дж.; Лупу, Р.Э. (2014). «Земные последствия воздействия, образовавшего Луну». Фил. Пер. Р. Сок. А. _ 372 (2024): 20130172. Бибкод : 2014RSPTA.37230172S. дои : 10.1098/rsta.2013.0172 . PMID  25114303. S2CID  6902632.
  32. ^ Аб Го, М; Коренага, Дж (2020). «Аргоновые ограничения на ранний рост кислой континентальной коры». Достижения науки . 6 (21): eaaz6234. Бибкод : 2020SciA....6.6234G. doi : 10.1126/sciadv.aaz6234. ПМЦ 7314546 . ПМИД  32671213. 
  33. ^ Харрисон, ТМ (2009). «Гадейская кора: свидетельства цирконов> 4 млрд лет». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 37 (1): 479–505. Бибкод : 2009AREPS..37..479H. doi : 10.1146/annurev.earth.031208.100151.
  34. ^ Дуиме, Б; Хоксворт, CJ; Кавуд, Пенсильвания; Стори, компакт-диск (2012). «Изменение геодинамики роста континентов 3 миллиарда лет назад». Наука . 335 (6074): 1334–1336. Бибкод : 2012Sci...335.1334D. дои : 10.1126/science.1216066. PMID  22422979. S2CID  206538532.
  35. ^ Росас, JC; Коренага, Дж (2018). «Быстрый рост земной коры и эффективная переработка земной коры на ранней Земле: последствия для гадейской и архейской геодинамики». Планета Земля. наук. Летт . 494 : 42–49. Бибкод : 2018E&PSL.494...42R. дои : 10.1016/j.epsl.2018.04.051 . S2CID  13666395.
  36. ^ Рассел, MJ (2021). «Проблема воды», иллюзорный пруд и возникновение подводной лодки жизни — обзор». Жизнь . 11 (5): 429. дои : 10.3390/life11050429 . ПМЦ 8151828 . ПМИД  34068713. 
  37. ^ Воосен, П. (2021). «Древняя Земля была водным миром». Наука . 371 (6534): 1088–1089. Бибкод : 2021Sci...371.1088V. дои : 10.1126/science.371.6534.1088. PMID  33707245. S2CID  232206926.
  38. ^ Монтё, Дж; Андро, Д; Гитро, М; Сэмюэл, Х; Демуши, С (2020). «Мягкая мантия Земли на протяжении более 500 млн лет после затвердевания океана магмы». Геофиз. Дж. Инт . 221 (2): 1165–1181. дои : 10.1093/gji/ggaa064.
  39. ^ Рей, ПФ; Колтис, Н. (2008). «Неоархейское укрепление литосферы и соединение геохимических резервуаров Земли». Геология . 36 (8): 635–638. Бибкод : 2008Geo....36..635R. дои : 10.1130/G25031A.1;.{{cite journal}}: CS1 maint: игнорируются ошибки DOI ( ссылка )
  40. ^ Бада, JL; Коренага, Дж (2018). «Обнаженные территории над уровнем моря на Земле> 3,5 млрд лет назад: последствия для пребиотической и примитивной биотической химии». Жизнь . 8 (4): 55. Бибкод : 2018Жизнь....8...55Б. дои : 10.3390/life8040055 . ПМК 6316429 . ПМИД  30400350. 

дальнейшее чтение

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы по теме Хадина.