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冥古宙是太古宙之前的一個宙,開始於地球形成之初,結束於38億年前,但依據不同的文獻可能有不同的定義。冥古宙一詞最初是由普雷斯頓·克羅德於1972年所提出的,原本是用來指已知最早岩石之前的時期。

1 冥古宙 -簡介

冥古宙冥古宙

冥古宙(Padean Eon)是地質年代中的一個宙,開始於同位素年齡4567.17±0.7百萬年(Ma),結束於3800Ma。
冥古宙是最早的一個地質年代,開始時間定義為地球形成時。冥古宙屬於前寒武紀,下一個宙是太古宙。

因為這個時期的岩石數據很少還存在於地球上,所以並沒有正式的細分。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,所以有時會將這些區分用在指地球同一時間的時期上。

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里確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)是由格凌蘭有著約38億年歷史的沉積層,混著一點貫穿了岩石的火山岩脈所組成。零散的鋯石結晶沉積在西加拿大和西澳的傑克山中的沉積物里,最早的約有四十四億年之久的歷史,非常接近地球形成的推測時間。

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,且這意味著那時很有可能已經出現可行光合作用的生命了。但已知最古老的化石(於澳洲)是在那時的數億年之後了。

大撞擊後期發生於冥古宙中,且對地球和月亮產生了影響。

2 冥古宙 -歷史

冥古宙前寒武紀

冥古宙是太古宙之前的一個宙,開始於地球形成之初,結束於38億年前,但依據不同的文獻可能有不同的定義。冥古宙一詞最初是由普雷斯頓·克羅德(Preston Cloud)於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資料很少還存在於地球上,所以並沒有正式的細分。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,所以有時會將這些區分用在指地球同一時間的時期上。 

冥古宙的岩石

 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里確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)是由格凌蘭有著約38億年歷史的沉積層,混著一點貫穿了岩石的火山岩脈所組成。零散的鋯石結晶沉積在西加拿大和西澳的傑克山中的沉積物里,最早的約有四十四億年之久的歷史-非常接近地球形成的推測時間。

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,且這意味著那時很有可能已經出現可行光合作用的生命了。但已知最古老的化石(於澳大利亞)是在那時的數億年之後了。

大撞擊後期發生於冥古宙中,且對地球和月亮產生了影響。

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,其質量比現在的小,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並不相符,事實上也很難將巨大的岩石完全融化並混在一起。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。另外儘管當時表面溫度有230℃,但液態的海洋依然能夠存在,這得益於CO2大氣層帶來的高氣壓。隨著冷凝過程繼續進行,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產生了激烈的震蕩。

對鋯石的研究發現,液態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。

3 冥古宙 -命名

哈迪斯「統治」冥古宙

冥古宙冥王哈迪斯雖然被清理出了「太陽系大行星」的隊伍,但依然統治著地球歷史最早的那段「冥古宙」。

地球的最早一個階段「冥古宙」(Padean Eon)就是以希臘大神哈迪斯(Hades)命名的。哈迪斯是掌管地獄的神,一直不招人喜歡,在《波西·傑克遜》和《諸神之戰》中都是大反派。冥古宙一詞最初是由普雷斯頓·克羅德於1972年所提出的,原本是用來指已知最早岩石之前的時期。因為時間太久遠,所以沒法確定冥古世開始的時間,科學家們「認為」它開始於約45億年前,結束於38億年前。20世紀末,地質學家從格陵蘭西部、加拿大西北部等地確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)是由格陵蘭有著約38億年歷史的沉積層,混著一點貫穿了岩石的火山岩脈所組成。零散的鋯石結晶沉積在加拿大西部的沉積物里,最早的約有44億年之久的歷史,非常接近地球形成的推測時間。科學家們推測,剛開始時,地球是一個大火球,後來地殼冷卻,海洋開始形成。我們可能永遠不會知道冥古宙的太多細節,但可以肯定的是,所以用地獄老怪哈迪斯去命名它准沒錯! 

4 冥古宙 -地理形成

冥古宙冥古宙

曾經有大量的水存在於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。直到達至那一尺度后,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,年青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並不符,且要完全融化掉並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,並形成一個圍繞著年青行星的岩石蒸氣大氣層。岩石蒸氣在兩千年間逐漸凝固下來,而只留下火熱的揮發物,這可能產生了一個帶著氫氣和水蒸氣的龐大二氧化碳大氣層。液態的海洋亦會出現,儘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態水得以存在。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,但只要新的地層和地函周期出現后,就會有巨大的變動。

對鋯石的研究發現,液態水必然已存在了有四十四億年之久,極接近地球形成的時候 。

地球剛形成時的第一個地質年代為冥古宙 (Hadean Eon ),它的地質年代開始於地球的地殼形成時期並持續到大約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,此生命跡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 (位於澳洲西北) 發現有藍藻沈積的頂燧石 (Apex cherts),據推測此化石應有34億7000 萬年的歷史,屬於地球上最早有生命記錄的古老化石。在冥古宙期間大氣層里只有含量少許的氧氣( 因此只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。

5 冥古宙 -歷史演化

冥古宙地球

冥古宙是地球的天文演化階段,其間地球經歷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。冥古宙的開始標誌著地球的形成。

地球的演化歷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係最為密切。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多億年的歷史,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。位於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40億年的歷史。W.H. Peck等通過分析澳大利亞西部的地質斷層處的Jack Hills鋯石,更是認為世界上最古老的岩石大約形成於44億年前。

6 冥古宙 -歷史特徵

冥古宙冥古宙

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鋯石中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40億年前屬於地質學上的「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覆蓋著大量熔化的熔岩。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。這項發現將有助於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歷山大·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。

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