冥古宙
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冥古宙（英語：Hadean）又稱冥古代，是地球地質歷史上四個宙之中的第一個，也是最古老的前寒武紀地質時期。冥古宙始於45.4億年前地球形成之初，結束於38.4億年前內太陽系後期重轟炸期結束（但依據不同的文獻可能有不同的定義），下啟太古代。
因為冥古宙時期地殼尚未固化，地表遍佈岩漿，除熔點極高的鋯石外沒有任何岩層能倖存至今，因此無法用傳統的地質學標準分化地質時期。現今學術界有人嘗試使用月球地質年代進行相應劃分，將冥古宙分為隱生代（Cryptic）、盆地群代（Basin Groups）、酒海紀（Nectarian）和雨海代（Imbrian，其實只對應早雨海世）四個非正式的代。除此之外還有一個尚存爭議的混沌代（Chaotian），用來對應大碰撞導致月球形成之前的時期。
冥古宙的英文名稱來源於古希臘神話中的冥界以及冥王哈迪斯，原因是科學家估測的當時地表狀況很符合西方文化對地獄的描述。這個名稱最初是由美國科學家小普雷斯頓·埃塞勒·克羅德於1972年所提出的，原本是用來指比已知最早岩石還要之前的時期。冥古宙的最後一個代對應早雨海世，以月球的東方海撞擊事件為結束時間。
地質
[編輯]地球在形成初期曾遭到另一矮行星撞擊使得部分地殼和地幔被撕裂彈出，其中一些彈出物被引力吸回地球，其餘遠過洛希極限以外進入穩定軌道並吸積形成月球。在整個冥古宙，地球逐漸從一個熾熱的岩漿球逐漸冷卻固化（計算表明僅需1億年），並出現原始的海洋、大氣與陸地，但仍然是地熱活動劇烈、火山噴發遍佈、熔岩四處流動。
在41億年前到38億年前，地球和其它內太陽系天體都持續遭到了大量源自外側區域的小行星與彗星的轟擊（即後期重轟炸期）。根據同時期月球撞擊坑推算（月球面對地球的那一面的大部份大型盆地如危海、靜海、澄海、豐富海和風暴洋也都是於此一時期撞擊形成的），地球於當時形成了：
- 22000個或者更多的直徑大於20公里的撞擊坑；
- 約40個直徑約1000公里的撞擊盆地；
- 幾個直徑約5000公里的撞擊盆地；
- 且平均約每100年便造成嚴重的環境破壞。
冥古宙在38億年前結束後，內太陽系不再有大規模撞擊事件，地表也開始固化穩定。而目前已知的地球最古老的岩石（位於北美克拉通蓋層的艾加斯塔片麻岩及西澳那瑞爾片麻岩層的傑克希爾斯部份）也定年在38億年前。
冥古宙岩石
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在20世紀90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裏確認到了某些冥古宙末期的岩石。現已知最早岩石的結構依蘇阿綠岩帶是於格陵蘭發現，有着約38億年歷史的沉積層並混合貫穿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崗中的沉積物裏，其中最早的約有四十四億年之久的歷史[1]－非常接近地球形成的推測時間。
格陵蘭的沉積層中含有條狀鐵層的地層，裏面可能含有有機碳，這意味着那時很有可能已經出現可行光合作用的生命體。對此也有很大的爭議，有的研究者認為比較可靠的定年應是36億年前，但已知最古老的化石（於澳洲發現）是在那時的數億年之後。
事件劃分
[編輯]後期重轟炸期發生於冥古宙中，且對地球和月亮產生影響。因為這個時期的岩石幾乎沒有保存到現在的，所以並沒有正式的細分。但月岩從40多億年前就比較好的保存下來，因此月球地質年代的某些主要劃分可參照用於地球的冥古宙劃代。
大氣層和海洋
[編輯]在形成地球的物質當中，曾經存在過大量的水。[2] 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。[3]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。
大碰撞說認為，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。[4] 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。隨着冷凝過程繼續進行，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盪。[5]
對鋯石的研究發現，液態水必然已存在四十四億年之久，非常接近地球形成的時刻。[6][7][8] 這需要有大氣層的存在。
參見
[編輯]參考文獻
[編輯]- ^ Wilde, S. A.; Valley, J.W.; Peck, W.H. and Graham, C.M. (2001) "Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4.4 Gyr ago" Nature 409: pp. 175-178 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） Abstract
- ^ 存档副本. [2007-08-13]. （原始內容存檔於2007-10-01）.
- ^ chapter 26. [2007-08-13]. （原始內容存檔於2011-01-04）.
- ^ Solar System Exploration: Science & Technology: Science Features: Origin of the Earth and Moon. [2007-08-13]. （原始內容存檔於2012-08-08）.
- ^ Initiation of clement surface conditions on the earliest Earth. [2007-08-13]. （原始內容存檔於2008-05-11）.
- ^ 存档副本. [2009-08-20]. （原始內容存檔於2007-03-14）.
- ^ About ANU - ANU. [2007-08-13]. （原始內容存檔於2008-08-20）.
- ^ A Cool Early Earth (created 2002) › UW-Geoscience. [2007-08-13]. （原始內容存檔於2013-06-16）.
- Valley, John W., William H. Peck, Elizabeth M. King (1999) Zircons Are Forever, The Outcrop for 1999, University of Wisconsin-Madison Wgeology.wisc.edu （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） – Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4.4 Gyr ago Accessed Jan. 10, 2006
- Wilde S.A., Valley J.W., Peck W.H. and Graham C.M. (2001) Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4.4 Gyr ago. Nature, v. 409, pp. 175-178.
- Wyche, S., D. R. Nelson and A. Riganti (2004) 4350–3130 Ma detrital zircons in the Southern Cross Granite–Greenstone Terrane, Western Australia: implications for the early evolution of the Yilgarn Craton, Australian Journal of Earth Sciences Volume 51 Zircon ages from W. Australia - Absract Accessed Jan. 10, 2006