Катархейский (гадесский) эон

(4,6/4,5 - 4,0 млрд. лет назад)
Главная > Эволюция природы > Эволюция жизни > Палеонтология > Катархей

"Земля же была безвидна и пуста, и тьма над бездною, и Дух Божий носился над водою..."

Юная Земля

До архея был катархей (4500-4000 м.л.н.) - геологический эон Земли от ее образования до зарождения жизни [условно, т.к. точно неизвестно когда зародилась жизнь]. Геологически этот период маркируется отсутствием маркировки, т.е., катархей - время, из которого осадочные породы не известны.

Другие названия этого интервала геологического времени: азой, гадей, преархей, прискойский период, хэдий, гадесская эпоха, эра Гадеса. Раньше катархейскую (от греч. "ниже древнейшего") эру называли древнеархейской. Была также датировка катархея 4,0-3,5 * 109 лет - сейчас это считается ранним археем.

Катархей охватывает первые полмиллиарда лет существования нашей планеты, появившейся 4,6 [или 4,8?] млрд. лет назад.

После архейского эпизода расплавления верхней мантии и её перегрева с возникновением в геосфере магматического океана вся первозданная поверхность Земли вместе с её первичной и изначально плотной литосферой очень быстро погрузилась в расплавы верхней мантии. Этим объясняется отсутствие катархея в геологической летописи. [Интересно, почему возник перегрев - из-за ядерных реакций внутри ядра Земли, её гравитационного сжатия или планетезимальной бомбёжки?]

Разделы страницы:


История юной Земли

Старые представления об "адской эпохе"

В  популярной литературе распространено представление о бурной вулканической и гидротермальной деятельности на поверхности Земли, которое не соответствует действительности. Вот одно из таких описаний: "Катархей - эра, когда была безжизненная Земля, окутанная ядовитой [?] для живых существ атмосферой, лишенной кислорода; гремели вулканические извержения, сверкали молнии, жесткое ультрафиолетовое излучение пронизывало атмосферу и верхние слои воды. Под влиянием этих явлений из окутавшей Землю смеси паров сероводорода, аммиака, угарного газа начинают синтезироваться первые органические соединения, возникают свойства, характерные для жизни."

Здесь вопросы возникают ко всему:

  1. Почему "ядовитая" атмосфера (для некоторых бактерий очень даже не ядовитая)?
  2. Не факт насчёт жёсткого ультрафиолета
  3. Не факт, что из несложных синтезированных "органических" веществ возникли организмы - жизнь появилась на Земле почти сразу.

Современные представления о катархее

Учёные из Калифорнии изучили крошечные циркониевые гранулы возрастом 3 млрд лет, которые были найдены на западе Австралии. В структуре циркона были обнаружены микроскопические кусочки лавы, возраст которых превышает 4 млрд лет. Для формирования такой композиции необходима вода и температура, близкая к сегодняшней.

Поэтому сейчас считается, что в то время не было никакой "адской жары", а существовали ландшафты неприветливой суровой и холодной пустыни с чёрным небом (вследствие очень разрежённой атмосферы [не факт]), слабо греющим Солнцем [тогда жизнь могла возникнуть на Венере?] (его светимость была на 25—30 % ниже современной) и во много раз большим диском Луны (в то время она находилась на границе предела Роша, то есть на расстоянии около 17 тыс. км от Земли), на котором ещё не существовало "морей". [По последним данным, уже тогда были моря - гидросферу создели падающие кометы.]

Считается, что в начальный период существования Земли на ней действовал активный вулканизм и изливались базальтовые и ультраосновные (коматитовые) лавы.

Рельеф напоминал испещрённую метеоритами поверхность Луны, однако был сглажен из-за сильных и практически непрерывных приливных землетрясений и сложен только монотонно тёмно-серым первичным веществом, покрытым сверху толстым слоем реголита. Никаких вулканов, извергающих на поверхность молодой Земли потоки лавы, фонтаны газов и паров воды в те времена не было, как и не существовало ни гидросферы [не факт, если это и было, то, скорее всего, очень недолго - около 100 млн лет], ни плотной атмосферы. Те же небольшие количества газов и паров воды, которые выделялись при падении планетезималей и осколков Протолуны, поглощались пористым реголитом.

Сутки в начале катархея длились 6 часов и приблизительно равнялись периоду обращения Луны, однако последний очень быстро возрастал.

(Из Википедии)

И  действительно, все гипотезы, предполагающие раннее плавление Земли, сопровождавшееся выделением земного ядра и ее ранней дегазацией, вступают в явные и непреодолимые противоречия с многочисленными геологическими и геохимическими данными. В наибольшей степени удовлетворяет всем этим данным лишь модель образования планет В.С.Сафронова (1969), согласно которой молодая Земля была однородной по составу, сравнительно холодной и, поэтому, тектонически пассивной планетой.

Впервые плавление земных недр на уровне верхней мантии произошло под влиянием лунных приливов и распада радиоактивных элементов только через 600 млн. лет после образования Земли (т.е., в начале архея). Момент этот четко фиксируется началом базальтового магматизма на Луне около 4 млрд. лет назад и появлением наидревнейших пород земной коры около 3,8 млрд. лет назад. С этого же времени начинается плотностная дифференциация земного вещества с выделением железа и его окислов, образовавших затем земное ядро. Однако обособление земного ядра произошло только в самом конце архея около 2,6 млрд. лет назад, хотя процесс выделения земного ядра продолжается и в настоящее время.

Согласно стандартной модели эволюции звезд, четыре миллиарда лет назад Солнце излучало примерно на 30% меньше энергии, чем сейчас. В таких условиях Земля должна была бы превратиться в оледеневший шар, однако геологические свидетельства говорят о том, что в то время на нашей планете был теплый и влажный климат. Ученые выдвигают различные теории о том, как именно могло поддерживаться тепло на планете, однако, однозначного объяснения до сих пор не существует. Астрофизики предполагают, что Земля родилась ближе к Солнцу или что температуру помогали поддерживать мощные выбросы корональной массы.

А вот по мнению планетолога Симона Марчи (Simone Marchi) тепло могло поддерживаться благодаря парниковому эффекту, возникшему либо из-за углекислого газа, либо из-за метана, либо сразу из-за обоих этих газов. Модель ученых из его группы предполагает, что на Землю в катархейский и раннеархейский период падали массивные метеориты, некоторые из которых были более 100 км в диаметре. При столкновении с поверхностью планеты, они плавили большие количества породы, создавая временные лавовые озера. Эти озера могли высвобождать большие количества углекислого газа, который скапливался в атмосфере и создавал парниковый эффект. Согласно их оценкам, в катархей общее количество углерода в атмосфере превышало ее текущую массу в 10−100 раз (5,5×1018 кг). Около 1% доступного углерода превращался в метан. Уровень самого углекислого газа в атмосфере был выше необходимого минимума для существования жидкой воды (около 4−7×1017 кг). Кроме того, считают исследователи, метеориты могли приносить на поверхность и в приповерхностный слой планеты S и C, которые являются важными для жизни элементами, а также влияют на кислотность океанов и химию обмена веществ.

Возникновение условий для жизни

Как быстро остыла поверхность Земли после её огненного рождения? Большинство учёных полагают, что сверхжаркий климат господствовал 500 млн. лет. Это подтверждается прежде всего явным отсутствием первозданных пород старше 4 млрд. лет и наличием окаменелостей более молодого геологического возраста, свидетельствовавших о появлении жизни на Земле.

Однако за последние пять лет геологи, в том числе и группа из Висконсинского университета в Мадисоне, обнаружили десятки древних кристаллов циркона, химический состав которых изменил наше представление о начальном этапе развития Земли. Эти очень прочные кристаллы, крошечные „капсулы времени“, содержат доказательства того, что, возможно, жизнь в океанах и континенты появились на 400 млн. лет раньше, чем это обычно предполагалось [!].

Скорее всего, уже в первые 100 млн. лет после рождения планеты на ней уже существовали материки - как-будто Земля была сотворена в одно мгновение. [По оценкам, планетезимали слипаются в 1/10 массы Земли всего за 100 000 лет] А водоемы на тверди земной были уже примерно 4,3 * 109 лет назад [через 200 мил лет после образования Земного шара]. Земная кора, океаны и атмосфера возникли на планете практически сразу, и, следовательно, практически сразу возникла и среда, подходящая для развития жизни [вот это верно!].

Вопрос о времени зарождения органической жизни на Земле самым тесным образом связан с тем, как именно эта жизнь появилась на планете. Как известно, сама Земля сформировалась 4,5–4,6 млрд лет назад. Достоверные свидетельства существования древних организмов — строматолиты (окаменелые остатки бактерий), найденные в Западной Австралии — датируются 3,5 млрд лет, то есть ранним археем. Самые же древние свидетельства о живых организмах найдены в осадочных породах (формации Ишуа (Исуа) в Гренландии): им приписывают возраст в 3,75 млрд лет.

Однако, исследователи под руководством Александра Немчина (Alexander Nemchin) Технологического университета Кертина (Curtin University of Technology) Австралии обнаружии в массиве Джек-хиллс (Jack Hills) на западе Австралии кристаллы циркона, содержащие вкрапления самых древних на земле алмазов. Избыток 12C в циркониевых кристаллах из Джек-хиллс указывает на их органическое происхождение. А поскольку возраст самых древних включений в эти кристаллы составляет 4,25 миллиарда лет, то летопись земной жизни следует «продолжить» почти на 700 миллионов лет.

(Из сетевых новостей)

Конечно, если уже в раннем архее произошла "первая кислородная катастрофа", то, значит, цианобактерии появились уже в катархее. Как бы глобально ни расплавлялась литосфера, всегда могли остаться оазисы невымершей жизни. Это подтверждают и глобальные оледенения в криогене. Наоборот, чем пуще жизнь губят, тем она становится крепче :)

Вероятно, уже в планетезималях, сформировавших Землю, присутствовали архаичные организмы - например, протовирусы (непаразитические) или нанобактерии. Это подтверждают и исследования марсианских метеоритов, найденных в Антарктиде. Там были цепочки одноклеточных форм, но много меньше земных бактерий.


Главная > Науки о природе > Биология :

Палеонтология: Общая палеобиоология | Археозой | Протерозой | Палеозой | Мезозой | Кайнозой | Галактические года

На правах рекламы (см. условия):    


© «Сайт Игоря Гаршина», 2002, 2005. Пишите письма (Письмо И.Гаршину).
Страница обновлена 10.09.2016
Я.Метрика: просмотры, визиты и хиты сегодня