Hadean

Hadean Klíčové údaje
Chronostratigrafická notace HA
Hodnocení FGR Ha
Úroveň Aeonotheme / Aeon

Stratigrafie

Rozsah
Start Konec
4 540  My 4 000  Ma

Archean

Precambrian

Paleogeografie a klima

Popis tohoto obrázku, také komentován níže Umělecký dojem hadejské krajiny.

Výchozy
Precambrian superion Klíčové údaje
Phanerozoic aeon
P
r
e
c
a
m
b
r
i
e
n 		Proterozoický aeon
Archean aeon
aeon
hadean
(žádná doba nebyla rozpoznána)

Hadaikum je první Aeon v historii Země . Začíná to vznikem Země asi před 4,6 miliardami let (Ga) a končí kolem −4  Ga , a proto trvá přibližně 600 milionů let (Ma). Hadean, nejstarší divize v geologickém čase, se formuje s archejským a proterozoickým (další dva věky) prekambrianem .

Kvůli vzácnosti hornin nebo minerálů archeanského věku a transformacím, které mohly následně podstoupit, jsou geologické a paleobiologické znalosti o hadejech omezené. Jsou završeny studiem lunárních a marťanských skal stejného věku.

Etymologie

Hadean pochází z Hades , jména řeckého boha podsvětí, ale také samotných podsvětí . Tento termín, zvolený s ohledem na podmínky (zejména velmi vysoké teploty) připisované tomuto období, vytvořil geolog Preston Cloud v roce 1972; určovalo období před vznikem nejstarších tehdy známých hornin. V XIX th  století, často používal termín azo , to znamená, že období „bez života“, i když je možné, že velmi primitivní život mohl objevit již v hadaikum.

Obecné jevy Hadeana

Tento věk odpovídá formování a stabilizaci rané Země .

Hadean není rozdělen do období jako ostatní věky, ale lze jej shrnout do dvou hlavních fází:

Tvorba Země

Tato fáze zahrnuje přeměnu rané mlhoviny na kompletní planetární systém. Jeho hlavní fáze jsou následující:


Aktuální planety jsou nyní na místě. Jsou doprovázeny velkým počtem meteoritů . Gravitace hodil je na planetách. Měsíc to sledoval a slouží jako reference k úvaze, že „velké pozdní bombardování“ trvalo celou druhou fázi hadeanu. V minulosti jsme pak na 4,5  Ga . Za 100  Ma se prvotní mrak rozrostl ve velmi mladou sluneční soustavu, jejíž součástí je i Země. Ten však není stabilizovaný.

Stabilizace Země

Při -4,5  Ga (před 4,5 miliardami let) předpokládá hypotéza země oceánu magma akumulované teplo po narůstání (energie narůstání , radioaktivní energie atd.) Je taková, že při absenci vnitřní konvekce bude vnější část Země (500 až 1 000  km ) se roztaví do magmatického oceánu . Odplynění magmatu nebo hornin pod magmatického oceánu začíná a tvoří počáteční atmosférou , nazvaný primitivní. S přihlédnutím k radiaci ze Slunce v této fázi života (o něco více než 70% současné hodnoty: paradox slabého mladého Slunce ) a na základě primitivní atmosféry srovnatelné se současnou atmosférou Země podle teorie studené počátku Země by byly zmrazeny s povrchovou teplotu blízkou -20  ° C . Je však doložen silný skleníkový efekt, který lze přičíst odlišnému složení primitivní atmosféry: pravděpodobně obsahoval velké množství skleníkových plynů (CO 2 , vodní pára atd.). Podle dnešních plynů obsažených v sopkách myslíme na distribuci mezi následujícími hlavními prvky: CO 2 , CO, N 2 , H 2 a HCl . Atmosféra se postupně dostatečně ochladí, aby voda, kterou obsahuje, mohla pršet. Po tomto oddělení by měl být atmosférický tlak blízký 20  MPa neboli 200 bar. Tyto oceány tedy začal tvořit, jakmile teplota povrchu klesla pod kritickou vody teplotě ( 374,2  ° C, - v případě, že atmosférický tlak byl vyšší, kritický tlak vody je roven 225 barů), ale s největší pravděpodobností nižší než 350  ° C . Tato fáze skončila na -4,3  Ga .

Při -4,4  Ga tvoří krystalizace a diferenciace tohoto magmatu po ochlazení tenkou kontinentální čedičovou proto-kůru, silikátový plášť a kovové jádro. Když hmotnost planetesimálu, který se stane Zemí, překročí kritickou hodnotu, radioaktivní prvky, početnější a hojnější než dnes, začnou toto tělo zahřívat. Mezi hojnými prvky je nejhustší železo. Působením tepla vytváří kapičky roztaveného kovu, které se pohybují směrem ke středu. Zpočátku tato operace poté zrychlila natolik, aby někteří mohli mluvit o „železné katastrofě“. Poté bylo vytvořeno semeno zemského jádra .

Při -4,3  Ga odhaluje přítomnost vody v čedičových magmatech horniny žulového typu. Povrchová voda také odhaluje detritické sedimenty a související chemickou diferenciaci. Tak vznikají horniny s nižší hustotou než základní horniny. Zůstali na povrchu. Tyto balíčky hornin se poté srážkami přeskupily na proto-kontinenty.

Velký pozdní bombardování , mezi -4,1 a -3,9 Ga však pravděpodobně přetaveny tuto pevnou kůru několikrát, až do konečného formování atmosféry a díky oceánů, zejména na bombardování se vztahuje asteroidy. Ledu (teorie mimozemský původ vody po obrovském měsíčním dopadu, který vyschl planetu - viz Původ vody na Zemi ). Předpokládá se spíše obohacení vody meteoritem , než kometární bombardování , což dokazuje poměr deuterium / vodík meteoritických hornin, který je nejblíže nebo dokonce totožný s dnešními oceány. Přítomnost kapalné plášťové vody ve velkém množství, díky níž byla stagnující litosféra tvárná díky méně tuhému hydratovanému plášti, mohla začít tektonika desek . Muselo to mít více subdukčních zón a desek než v současnosti, protože kůra byla tenčí a dostupné teplo bylo větší. Tyto deskové tektoniky nechá diferenciaci kontinentálních a oceánských krusty.

Podmínky nezbytné pro zdání života jsou tedy splněny, kolem -4,0  Ga , když je toto velké bombardování dokončeno, čímž se uzavře Hadean.

Hadeanské kameny

Zelené skály Grónska, ruly Kanady

Petrologické důkazy z tohoto období jsou velmi vzácné. Během posledních desetiletí XX -tého  století, geologové identifikovali a datovány několik hadaikum skály různých místech (západní Grónsko , severozápadní Kanadě , západní Austrálie ). Nejstarší známý usazený skalní útvar se nachází v jihozápadním Grónsku, v pásu Isua greenstone . Odhalila některé zvětralé sedimenty datované asi na -3,8  Ga a pocházející z hráze, která pronikla do skal již mnohokrát uložených.

Nejstarší známá hornina je metamorfovaná magmatická hornina: Orthogneiss z Acasty (Kanada) datovaná na -4,03  Ga .

Hadeanské zirkony

Nejstarší dochovanou stopu minerálních zemin však tvoří krystaly zirkonu . Tyto zirkony nejsou kámen v pravém slova smyslu, ale menší složka kamene; velmi odolný minerál, často zachovaný po zničení původní horniny a remobilizovaný v jiných horninách (například sedimentární hornina), který udržuje záznamy o svém původním stárnutí. Zirkony, které se znovu ukládají do pararií z formace Narryer Gneiss v Yilgarn Craton v oblasti Jack Hills v západní Austrálii, jsou důkazem starověké kontinentální kůry. Jsou datovány od -3,8  Ga do téměř -4,4  Ga pro nejstarší (věk U-Pb), což odpovídá době velmi blízké vzniku Země. Skála, ve které jsou uloženy zirkony, je novějšího věku.

Tyto hadéens zirkony mají velmi nízkou hojnosti ve světě kvůli recyklaci materiálů ze strany deskové tektoniky . Když je skála na povrchu pohřbena hluboko v Zemi, zahřívá se a může rekrystalizovat nebo se roztavit. Navzdory své vzácnosti na Zemi existuje několik výskytů zirkonů z této doby v šesti zemích: Austrálii , Brazílii , Kanadě , Číně , Grónsku a Guyaně . Vlastnosti hadeanských zirkonů poskytují vhled do rané historie Země a mechanismu zemských procesů v minulosti. Na základě vlastností těchto zirkonových krystalů bylo navrženo mnoho různých geologických modelů.

Registrace petrologického ukazatele Hadeana umožnila vyvinout koncepci „pekelné Země“ bez oceánu v hadeanském stylu. Několik studií a modelů, zejména v izotopové geochemii, prokázalo díky studiu těchto zirkonů přítomnost časné pozemské hydrosféry.

Hadeanský život

Nejstaršími fosiliemi doloženými do roku 2018 jsou stromatolity tvořené fotosyntetickými mikroorganismy, jejichž věk by byl v Austrálii -3,5  Ga a v Grónsku -3,7  Ga . Potenciální stopy uhlíkatých organických sloučenin v Grónsku znamenají, že již mohl existovat život založený na fotosyntéze , tento objev byl předmětem publikace v Nature .

Další stopy se sbíhají, aby dokumentovaly možnost velmi primitivního života, který by Hadean mohl:

Podle jednoho z výzkumníků „Pokud se život na Zemi objevil relativně rychle ... pak by to mohlo být ve vesmíru běžné  “ .

V populární kultuře

V Disneyově animovaném filmu Fantasia krátký film Svěcení jara sleduje počátky Země, od Hadeana až po konec druhohor , ve formě vzdělávací karikatury. Toto je jedno z mála reprezentací tohoto období na obrazovce v historii Země.

Poznámky a odkazy

  1. http://www.stratigraphy.org/ICSchart/ChronostratChart2015-01.jpg
  2. Mathieu Grousson, „  Našli jsme Měsíc!  “, Science & Vie , n O  1154,listopad 2013, str.  86-90
  3. Science & Vie Hors série, La Terre, nezávazně, strana 29/122 (červen 2015).
  4. Science & Vie Hors série, La Terre, nezávazně, strana 29/122 (červen 2015).
  5. (in) Raluca Rufu Oded Aharonson a Hagai Perets B., „  víceúčelový původ pro Měsíc  “ , Nature.com ,9. ledna 2017
  6. (in) Kleine, T., Munker, C. Mezger, K. a Palme , „  Krátký časový rámec pro formování pozemských planet z Hf-W Chronometrie meteoritů  “ , Nature , sv.  418, n O  6901,2002, str.  949-952
  7. (in) Francis Albarède , „  Historie těkavých narůstání pozemských planet a dynamické důsledky  “ , Nature , sv.  461,29. října 2009, str.  1227-1233 ( DOI  doi: 10.1038 / nature08477 )
  8. Lagabrielle Yves, Maury René, Renard Maurice, Visual memo of geology , Paříž, Dunod, 2017  s. ( ISBN  978-2-10-076928-5 ) , str.  8
  9. Harrison, T. (2009). Hadeanská kůra: důkazy zirkonů> 4 Ga. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 37 , 479-505.
  10. Harrison, T. (2009). Hadeanská kůra: důkazy zirkonů> 4 Ga. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 37 , 479-505.
  11. Harrison, T. (2009). Hadeanská kůra: důkazy zirkonů> 4 Ga. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 37 , 479-505.
  13. (Ohtomo et al. , 2014)
  14. (in) Van Kranendonk, MJ, Philippot, P., Lepot, K., Bodorkos, S. & Pirajno, F. (2008) Geologické prostředí nejstarších fosilií Země v c. 3.5 Ga Dresser Formation, Pilbara craton, Western Australia . Precambr. Res. 167, 93–124
  15. (en) Allen P. Nutman, Vickie C. Bennett, Clark RL Friend, Martin J. Van Kranendonk & Allan R. Chivas (2016), Rychlý vznik života prokázaný objevem 3 700 milionů let mikrobiální struktury , 22. září 2016, Nature, roč. 537, Letter, doi: 10.1038 / nature19355, [1]
  16. Seth Borenstein , „ Náznaky života na planetě ,  která byla na počátku Země považována za pustou  “, Associated Press ,19. října 2015( číst online , konzultováno 9. října 2018 )
  17. Bell, Boehnike, Harrison a Mao, „  Potenciálně biogenní uhlík konzervovaný v 4,1 miliard let starém zirkonu  “, Proc. Natl. Acad. Sci. USA , Washington, DC, Národní akademie věd, sv.  112,19. října 2015, str.  14518–21 ( ISSN  1091-6490 , PMID  26483481 , PMCID  4664351 , DOI  10.1073 / pnas.1517557112 , číst online [PDF] , přístup ke dni 20. října 2015 ) Brzy vydání, publikováno online před tiskem.
  18. (in) Matthew S. Dodd, Dominic Papineau, Tor Grenne John F. Slack, Martin Rittner Franco Pirajno Jonathan O'Neil & Crispin TS (2017) Malý důkaz pro časný život v nejstarším hydrotermálním průduchu Země sráží Nature 543, s.  60–64 (2. března 2017) doi: 10,1038 / nature21377 [2]
  19. 3,77 miliardy let staré mikrofosílie objevené v Kanadě, [3]
  20. (in) Elizabeth A. Bella, Patrick Boehnkea, T. Mark a Wendy L. Harrisona MAOB, „  Potenciálně biogenní uhlík konzervovaný v 4,1 bilionu let starém zirkonu  “ , Sborník Národní akademie věd ,4. září 2015( DOI  10.1073 / pnas.1517557112 )

Podívejte se také

Bibliografie

Dokument použitý k napsání článku : dokument použitý jako zdroj pro tento článek.

Související články

externí odkazy

Časová osa věků, epoch, systémů v historii Země .