Земля в архейскую эру¶

Архейская эра — геологический период истории Земли, охватывающий интервал примерно от 4,0 до 2,5 млрд лет назад, следующий за катархеем и предшествующий протерозою. Название происходит от др.-греч. ἀρχαῖος — «древний». В это время планета приобрела черты, отличающие её от первичного протопланетного тела, но ещё не имела современного облика: отсутствовали кислородная атмосфера, озоновый слой, континенты в современном понимании и, вероятно, глобальные океаны в нынешнем виде.

¶Геологическая летопись

Архей выделен по данным изотопного датирования докембрийских пород, преимущественно цирконов и гранитоидов. Древнейшие достоверные земные породы — амфиболиты из Исуа в Гренландии (около 3,8 млрд лет) и цирконы из Ярлунги в Западной Австралии (до 4,4 млрд лет) — свидетельствуют, что литосфера существовала уже в самом начале архея, а возможно, и раньше. В России архейские комплексы развиты в Антарктике, Сибирской кратоне (Ангаро-Алданский щит, Алданский щит), Украинском щите (Криворожская группа) и на Балтийском щите. Мощность архейских отложений, сохранённых в геологических щитах, достигает нескольких километров.

¶Внешний вид поверхности

¶Рельеф

Древнейшая Земля представляла собой шар с тонкой, горячей и подвижной литосферой. Крупных стабильных континентов не существовало: земная кора была преимущественно базальтовой или андезитовой, тоньше современной океанической. Поверхность, по оценкам геологов, была покрыта обширными мелководными морями, вулканическими островными дугами и, возможно, небольшими протоконтинентами — кратонами, сложенными тоналит-гранодиоритовой корой. Такие образования, как Пилбара и Каапваал (около 3,5—3,0 млрд лет), считаются остатками этих ранних массивов.

¶Океаны и гидросфера

Вода на Земле конденсировалась из вулканических газов ещё до архея. К началу эры, вероятно, уже существовали обширные водные бассейны, однако их глобальный охват остаётся дискуссионным. Гипотеза «мирового океана» предполагает, что воды хватало для покрытия всей планеты; альтернативные модели допускают наличие лишь изолированных морей. Состав воды отличался от современной: она была кислой или нейтральной, с высокой концентрацией растворённого железа и низким содержанием кислорода. Минералы вроде якобсита и гетита в железистых формациях банджеров свидетельствуют о низком окислительно-восстановительном потенциале гидросферы.

¶Вулканизм

Поверхность была насыщена вулканической активностью. Из жерл выделялись водяной пар, углекислый газ, сероводород, метан, азот и аммиак. Подобные извержения формировали базальтовые плато, лавовые покровы и стратовулканические пояса. Многие из сохранившихся архейских пород — это метаморфизованные базальты (зелёные сланцы) и туфы.

¶Атмосфера

Архейская атмосфера была восстановительной и лишена свободного кислорода. Основные компоненты — азот, углекислый газ, водяной пар, метан, водород и сероводород. Парниковый эффект от высоких концентраций CO₂ и CH₄ поддерживал среднюю температуру поверхности на уровне +20…+35 °C, несмотря на пониженную активность Солнца (его светимость составляла 70—80 % от современной). Падение солнечной энергии компенсировалось мощной парниковой «шапкой» — этот парадокс раннего Солнца разрешается именно газовым составом атмосферы.

¶Климат

Климат, по палеомагнитным и изотопным данным, был относительно тёплым и влажным. Ледниковых отложений архейского возраста известно немного — к ним относят тиллиты в Южной Африке (2,4 млрд лет), связанные с рубежом архея и протерозоя и, возможно, с «Великим кислородным событием». Внутренние районы материков, если они существовали, могли быть засушливыми, но большая часть поверхности прилегала к водным бассейнам.

¶Магнетосфера и излучение

Магнитное поле Земли, генерируемое жидким внешним ядром, уже действовало в архее, хотя, вероятно, было слабее современного. Оно экранировало солнечный ветер, защищая атмосферу от разрушения. Однако без озонового слоя поверхность подвергалась интенсивному ультрафиолетовому излучению, что сдерживало выход жизни на сушу и определяло обитаемость преимущественно водной среды.

¶Жизнь

Архей — время появления первых организмов. Древнейшие свидетельства — строматолиты (3,5 млрд лет, Пилбара, Австралия) и углеродные изотопные аномалии в породах Исуа (3,7—3,8 млрд лет). Жизнь была одноклеточной и прокариотической: цианобактерии, анаэробные бактерии, археи. Фотосинтез, вероятно, уже шёл, но кислородный — в ограниченном объёме; большая часть первичной биосферы существовала в бескислородной среде. Микроорганизмы оставляли следы в виде биогенных текстур в железистых кварцитах и карбонатах.

¶Сходства и отличия от современной Земли

Источники: «Геология докембрия» (М.: Недра); J.W. Valley et al. «Hadean age for a post-magma-ocean zircon»; C. R. Anbar et al. «A whiff of oxygen before the Great Oxidation Event»; «The Early Earth: Accretion and Formation of the First Continental Crust» (Springer).