Архейский - Archean

О делении живых организмов см. Археи.

Архейский Эон
4000–2500 миллионов лет назад
Archean.png

Впечатление художника от архейского эона.

В Архейский Эон (/ɑːrˈkяəп/ ар-KEE-ən, также пишется Архей или Archan), является одним из четырех геологический эоны из Земли история, встречающаяся 3 875 до 2 750 миллион лет назад (От 4 до 2,5Гья ). Во время архея Земля корка достаточно остыли, чтобы образовалась континенты и начало жизни на Земле.

Этимология и изменения в классификации

Слово «архейский» происходит от древнегреческий слово Αρχή (Архе), что означает «начало, происхождение».[1] Впервые оно было использовано в 1872 году, когда оно означало «древнейшего геологического возраста».[а] Перед Hadean Эон был признан, архей охватил раннюю историю Земли с момента ее образования около 4540 миллионов лет назад (Mya ) до 2500 млн лет назад.[нужна цитата ]

Вместо того, чтобы основываться на стратиграфия, начало и конец архейского эона определяются хронометрически. Нижняя граница эона или начальная точка 4Гья (4 миллиард лет назад ) официально признан Международная комиссия по стратиграфии.[3]

Геология

Когда начался архей, земной тепловой поток был почти в три раза выше, чем сегодня, и все еще был вдвое выше нынешнего уровня при переходе от архея к протерозою (2500 млн лет назад). Дополнительное тепло было результатом смешения остаточного тепла от планетарная аккреция, от образования металлическое ядро, и от распада радиоактивный элементы.

Хотя известно, что некоторые минеральные зерна Hadean, древнейшие скальные образования, обнаженные на поверхности Земля архейские. Архейские породы встречаются в Гренландия, Сибирь, то Канадский щит, Монтана и Вайоминг (открытые части Вайоминг Кратон ), Балтийский щит, то Родопский массив, Шотландия, Индия, Бразилия, западный Австралия, и южный Африка.[нужна цитата ] Гранитный В кристаллических остатках сохранившейся архейской коры преобладают породы. Примеры включают большие листы расплава и огромные плутонические массы гранит, диорит, многоуровневые вторжения, анортозиты и монцониты известный как санукитоиды. Архейские породы часто представляют собой сильно метаморфизованные глубоководные отложения, такие как граувакки, аргиллиты, вулканические отложения и полосчатые железные образования. Вулканический активность была значительно выше, чем сегодня, с многочисленными извержениями лавы, включая необычные типы, такие как коматиите.[4] Карбонат породы встречаются редко, что указывает на то, что океаны были более кислыми из-за растворенных углекислый газ чем в протерозое.[5] Пояса Greenstone типичные архейские образования, состоящие из чередующихся единиц метаморфизованных мафический магматические и осадочные породы, в том числе Архейские кислые вулканические породы. Метаморфизованные магматические породы произошли от вулканических пород. островные дуги, а метаморфизованные отложения представляют собой глубоководные отложения, вымытые из соседних островных дуг и отложенные в преддуга бассейн. Зеленокаменные пояса, являясь обоими типами метаморфизованных пород, представляют собой швы между протоконтинентами.[6](pp302–303)

Эволюция Земли радиогенное тепло течь со временем

Континенты Земли начали формироваться в архее, хотя детали их формирования все еще обсуждаются из-за отсутствия обширных геологических свидетельств. Одна из гипотез состоит в том, что горные породы, которые сейчас находятся в Индии, Западной Австралии и Южной Африке, образовали континент, называемый Ура на 3100 млн лет.[7] Другая противоречивая гипотеза состоит в том, что скалы из Западной Австралии и Южной Африки были собраны на континенте, называемом Ваальбара еще 3600 млн лет назад.[8] Хотя первый континенты образовавшиеся в течение этого эона, горные породы этого возраста составляют только 7% современного мира. кратоны; даже с учетом эрозии и разрушения прошлых образований, данные свидетельствуют о том, что только 5–40% современной площади континентов сформировались во время архея.[6](pp301–302)

К концу архея около 2500 млн лет назад (2,5 млрд лет назад) тектоническая активность плит могла быть подобна активности современной Земли. Есть хорошо сохранившиеся осадочные бассейны, и доказательства вулканические дуги, внутриконтинентальный трещины, столкновения континентов и континентов и широко распространенные по всему миру орогенные события предполагая сборку и уничтожение одного или нескольких суперконтиненты. Свидетельства из полосчатые железные образования, черт пласты, химические отложения и подушка из базальта свидетельствует о преобладании жидкой воды и существовании глубоких океанических бассейнов.

Окружающая среда

Впечатление художника от архейского эона.

Считается, что архейской атмосфере почти не хватало свободный кислород. Астрономы считают, что Солнце имело около 70–75 процентов нынешней светимости, однако температуры на Земле, по-видимому, были близки к современным уровням после всего лишь 500 млн лет образования Земли ( слабый парадокс молодого Солнца ). О наличии жидкой воды свидетельствуют некоторые сильно деформированные гнейсы произведенный метаморфизмом осадочный протолиты. Умеренные температуры могут отражать присутствие большего количества парниковых газов, чем позже в История Земли.[9][10] В качестве альтернативы, Земля альбедо в то время могло быть меньше из-за меньшей площади суши и облачности.[11]

Ранние годы

В процессы, которые дали начало жизни на Земле до конца не изучены, но есть существенные свидетельства того, что жизнь возникла ближе к концу Hadean Эон или начало архейского эона.

В самое раннее свидетельство для жизнь на Земле графит из биогенный происхождение найдено в 3,7 миллиарда лет назад метаосадочные породы обнаружен в Западная Гренландия.[12]

Самые ранние идентифицируемые окаменелости состоят из строматолиты, которые микробные маты сформированный на мелководье цианобактерии. Самые ранние строматолиты обнаружены в возрасте 3,48 миллиарда лет. песчаник обнаружен в Западная Австралия.[13][14] Строматолиты встречаются повсюду в архее.[15] и стали обычным явлением в конце архея.[6](p307) Цианобактерии сыграли важную роль в создании свободного кислорода в атмосфере.[16]

Еще одно свидетельство ранней жизни обнаружено у детей возрастом 3,47 миллиарда лет. барит, в Warrawoona Group Западной Австралии. Этот минерал показывает серу фракционирование до 21,1%,[17] что свидетельствует о наличии сульфатредуцирующих бактерий, которые метаболизируют сера-32 легче, чем сера-34.[18]

Свидетельства жизни в конце Hadean является более спорным. В 2015 г. биогенный углерод был обнаружен в цирконы датируется 4,1 миллиарда лет назад, но это свидетельство является предварительным и требует подтверждения.[19][20]

Земля была очень враждебна к жизни до 4,2–4,3 млрд лет назад, и можно сделать вывод, что до архейского эона жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, столкнулась с этими условиями окружающей среды. Хотя жизнь могла возникнуть до архея, условия, необходимые для поддержания жизни, не могли возникнуть до архейского Эона.[21]

Жизнь в архее была ограничена простыми одноклеточными организмами (без ядер), называемыми Прокариота. Помимо домена Бактерии, микрофоссилий домена Археи также были идентифицированы. Нет известных эукариотический окаменелости из самого раннего архея, хотя они могли развиться во время архея, не оставив никаких следов.[6](306 323 стр.) Ископаемое стераны, указывающие на эукариот, были зарегистрированы в архейских слоях, но было показано, что они произошли от загрязнения более молодыми органическими веществами.[22] Никаких окаменелостей обнаружено не было. ультрамикроскопический внутриклеточный репликаторы, такие как вирусы.

Ископаемые микробы из земных микробных матов показывают, что жизнь уже зародилась на суше 3,22 миллиарда лет назад.[23]

Смотрите также

Сноски

  1. ^ Название Архейский был придуман американским геологом Джеймс Дуайт Дана (1813–1895).[2] Считалось, что докембрийский эон был безжизненным (азойский); однако, поскольку окаменелости были обнаружены в отложениях, которые были признаны принадлежащими азойской эпохе, "... я предлагаю использовать для азойской эпохи и ее пород общий термин Archæn (или Археан), от греческого άρχαιος, относящийся к началу."[2](p253)

использованная литература

  1. ^ Харпер, Дуглас. "Архейский". Интернет-словарь этимологии.
  2. ^ а б Дана Дж. Д. (1872 г.). «Геология Зеленой горы. О кварците». Американский журнал науки и искусства. 3-я серия. 3 (16): 250–257.
  3. ^ "Международная хроностратиграфическая карта v.2013 / 01" (PDF). Международная комиссия по стратиграфии. Январь 2013. Получено 6 апреля 2013.
  4. ^ Досталь Ж (2008). "Ассоциации магматических пород 10. Komatiites". Геонауки Канада. 35 (1).
  5. ^ Купер Дж. Д., Миллер Р. Х., Паттерсон Дж. (1986). Путешествие во времени: принципы исторической геологии. Колумбус: Издательство Merrill Publishing Company. п.180. ISBN  978-0675201407.
  6. ^ а б c d Стэнли, Стивен М. (1999). История системы Земля. Нью-Йорк: W.H. Фримен и компания. ISBN  978-0716728825.
  7. ^ Роджерс Дж. Дж. (1996). «История континентов за последние три миллиарда лет». Журнал геологии. 104 (1): 91–107. Bibcode:1996JG .... 104 ... 91R. Дои:10.1086/629803. JSTOR  30068065. S2CID  128776432.
  8. ^ Чейни ES (1996). «Последовательная стратиграфия и тектоническое значение плит трансваальской последовательности на юге Африки и ее эквивалента в Западной Австралии». Докембрийские исследования. 79 (1–2): 3–24. Bibcode:1996ПРЕР ... 79 .... 3C. Дои:10.1016/0301-9268(95)00085-2.
  9. ^ Уокер, Джеймс К.Г. (Июнь 1985 г.). «Углекислый газ на ранней земле» (PDF). Истоки жизни и эволюция биосферы. 16 (2): 117–127. Bibcode:1985OrLi ... 16..117Вт. Дои:10.1007 / BF01809466. HDL:2027.42/43349. PMID  11542014. S2CID  206804461. Получено 30 января 2010.
  10. ^ Павлов А.А., Кастинг Дж. Ф., Браун Л. Л., Ярость К. А., Фридман Р. (май 2000 г.). «Тепличное отопление от CH4 в атмосфере ранней Земли ». Журнал геофизических исследований. 105 (E5): 11981–11990. Bibcode:2000JGR ... 10511981P. Дои:10.1029 / 1999JE001134. PMID  11543544.
  11. ^ Розинг М.Т., Птица Д.К., Сон NH, Бьеррум С.Дж. (апрель 2010 г.). «Никакого климатического парадокса под слабым ранним солнцем». Природа. 464 (7289): 744–747. Bibcode:2010Натура.464..744р. Дои:10.1038 / природа08955. PMID  20360739. S2CID  205220182.
  12. ^ Охтомо Ю., Какегава Т., Исида А., Нагасе Т., Розинг М.Т. (8 декабря 2013 г.). «Доказательства биогенного графита в метаосадочных породах Исуа раннего архея». Природа Геонауки. 7 (1): 25–28. Bibcode:2014НатГе ... 7 ... 25О. Дои:10.1038 / ngeo2025.
  13. ^ Боренштейн, Сет (13 ноября 2013 г.). «Самая старая найденная окаменелость: познакомьтесь со своей мамой-микробом». AP Новости. Получено 15 ноября 2013.
  14. ^ Ноффке Н., Кристиан Д., Уэйси Д., Хазен Р. М. (декабрь 2013 г.). «Осадочные структуры, вызванные микробами, фиксирующие древнюю экосистему в формации Дрессер, возраст которой составляет около 3,48 миллиарда лет, Пилбара, Западная Австралия». Астробиология. 13 (12): 1103–1124. Bibcode:2013AsBio..13.1103N. Дои:10.1089 / аст.2013.1030. ЧВК  3870916. PMID  24205812.
  15. ^ Гарвуд, Рассел Дж. (2012). «Паттерны в палеонтологии: первые 3 миллиарда лет эволюции». Палеонтология онлайн. 2 (11): 1–14. Получено 25 июн 2015.
  16. ^ «Ранние годы: кислород попадает в атмосферу». BBC. Получено 20 сентября 2012.
  17. ^ Shen Y, Buick R, Canfield DE (март 2001 г.). «Изотопные доказательства уменьшения содержания сульфатов микробов в раннюю архейскую эру». Природа. 410 (6824): 77–81. Bibcode:2001Натура.410 ... 77С. Дои:10.1038/35065071. PMID  11242044. S2CID  25375808.
  18. ^ Печать RR (2006 г.). «Геохимия изотопов серы сульфидных минералов».. Обзоры по минералогии и геохимии. 61 (1): 633–677. Bibcode:2006РвМГ ... 61..633С. Дои:10.2138 / RMG.2006.61.12.
  19. ^ Боренштейн С (19 октября 2015 г.). «Намеки жизни на том, что считалось пустынной на ранней Земле». Возбудить. Йонкерс, штат Нью-Йорк: Интерактивная сеть Mindspark. Ассошиэйтед Пресс. Получено 20 октября 2015.
  20. ^ Белл EA, Boehnke P, Harrison TM, Mao WL (ноябрь 2015 г.). «Потенциально биогенный углерод, сохранившийся в цирконе возрастом 4,1 миллиарда лет». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки (Ранее, опубликовано в сети до печати - ред.). 112 (47): 14518–14521. Bibcode:2015ПНАС..11214518Б. Дои:10.1073 / pnas.1517557112. ЧВК  4664351. PMID  26483481.
  21. ^ Нисбет, Юан (1980). «Строматолиты архея и поиски древнейшей жизни». Природа. 284 (5755): 395–396. Bibcode:1980Натура.284..395Н. Дои:10.1038 / 284395a0. S2CID  4262249.
  22. ^ French KL, Hallmann C, Hope JM, Schoon PL, Zumberge JA, Hoshino Y, Peters CA, George SC, Love GD, Brocks JJ, Buick R, Summons RE (май 2015 г.). «Переоценка углеводородных биомаркеров в архейских породах». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 112 (19): 5915–5920. Bibcode:2015ПНАС..112.5915F. Дои:10.1073 / pnas.1419563112. ЧВК  4434754. PMID  25918387.
  23. ^ Ву, Маркус (30 июля 2018 г.). «Старейшее свидетельство существования жизни на суше, обнаруженное в Южной Африке». livescience.com.

внешние ссылки