Arhej (Arhejski eon, 4–2,5 mlrd let): geologija in zgodnje življenje

Arhejski eon (4–2,5 mlrd let): geologija in zgodnje življenje — prve sedimentne kamnine, cianobakterije, stromatoliti ter nastanek zgodnje tektonike in oceanov.

Arhejski (ali arhejski) eon je geološko obdobje, ki sledi hadeju in predhodi proterozoiku. To je eno od štirih glavnih časovnih obdobij (eonov) v zemeljski zgodovini. Arhej je trajal približno od pred 4,0 milijarde let do pred 2,5 milijarde let. V tem času se pojavijo prve ohranjene sedimentne kamnine in najzgodnejši fosilni dokazi življenja — preprosti prokariotni organizmi, predvsem fotosintetične cianobakterije in različne organske mikrostrukture v fosilih (v nekaterih primerih navajane tudi kot akritarhi).

Geologija

Večina ohranjenih arhejskih kamnin je vulkanskega (magmatskega) in metamorfnega izvora. V tem obdobju je bila vulkanska dejavnost razširjena in intenzivna; zaradi višjega notranjega toplotnega toka Zemlje — ob začetku arheja je bil skoraj trikrat višji kot danes, ob koncu pa še približno dvakrat višji — so bile pogostejše tudi vroče, hitro tekoče lave, kot so komatiiti. Zaradi močne terme so bil verjetno bolj izraziti tudi procesi, povezani s preoblikovanjem skorje.

Znotraj arheja so nastajale prve stabilne kontinentalne mase in kratoni ter značilni zelenoplastni pasovi (greenstone belts). Obstoj starodavnih zlomljenih in preoblikovanih enot, kot so graniti in tonaliti, kaže na zgodnje oblikovanje kontinentalne skorje in izpostavlja vprašanje začetka sodobne tektonike plošč, ki je še predmet razprave med geologi.

V arheju je najverjetneje nastal tudi eden prvih velikih superkontinentov: Vaalbara je povezana z zelo zgodnjimi oblikami združevanja kontinentov. Oceani so že obstajali pred in skozi arhejsko obdobje — dokazujejo to sedimenti in izotopski podatki, vključno z zelo starimi cirkoni, ki nakazujejo prisotnost vode in kontinentalne skorje že v najzgodnejših fazah Zemlje.

Atmosfera, podnebje in površinski procesi

Arhejska atmosfera je bila zelo drugačna od današnje: v njej skoraj ni bilo prostega kisika. Namesto tega so prevladovali plini, kot sta metan in _CO2, kar je vplivalo na toplotne razmere in kemične pogoje v oceanih. Visoka vulkanska dejavnost je povečala vnos ogljikovega dioksida in drugih plinov v ozračje.

Eden pomembnih geokemičnih zapisov tega obdobja so bile pasovite železne kamnine (banded iron formations), ki nastanejo ob oksidaciji raztopljenih železovih ionov v morski vodi, ko so organski procesi (kot fotosinteza cianobakterij) začeli proizvajati kisik. Sprva se je večina kisika vezala na železove ione v raztopini; kopičenje kisika v ozračju se je zgodilo šele veliko pozneje, po arhejskem obdobju.

Ker je bila notranjost Zemlje bolj topla, so bili tudi erozija in sedimentacija močno odvisni od intenzivnejše vulkanske dejavnosti in hitrega preurejanja skorje. V arhejskem zapisu se pojavljajo tudi sledi padcev dežnih kapljic, najdene v mlajšem arheju (približno 2,7 milijarde let), v kamninah Ventersdorp v severozahodni provinci Južne Afrike v osemdesetih letih 20. stoletja; takšni odtisi dajejo vpogled v gostoto atmosfere in značilnosti padavin v tistem času.

Zgodnje življenje

Arhejsko življenje je bilo pretežno mikrobiološko in prilagojeno anoksičnim pogojem. Najpomembnejši dokazi so:

• Stromatoliti: fosilne bakterijske podloge, imenovane stromatoliti, so prisotne že okoli 3,5 milijarde let in nastajajo iz kopičenja mikrobioloških slojev, predvsem cianobakterij, ki s fotosintezo proizvajajo kisik kot stranski produkt.
• Organski mikrofosili in mikrobne matske strukture, ki kažejo na raznovrstno prokariotno življenjsko skupnost (avtotrofne in heterotrofne bakterije ter arheje, vključno z metanogeni in sulfidovnimi mikrobi).
• Raziskave izotopov ogljika in drugih elementov, ki podpirajo zgodnje biološke procese in globalne biokemične cikle.

Izvor življenja ostaja predmet intenzivnih raziskav; med glavnimi hipotezami so nastanek v plitvih obalnih območjih z bogatimi hranili, v hidrotermalnih jamah na morskem dnu ali z uporabo mineralnih katalizatorjev na površju zgodnje skorje. Fossilni zapis iz arheja je skromen in pogosto predmet tolmačenja, zato se nova odkritja (npr. stari stromatoliti, mikrostrukture v apnenčastih in silicijevih kamninah) nenehno preverjajo s sodobnimi metodami datiranja in kemične analize.

Čeprav je arhejski eon zaznamoval začetke bioloških, geokemičnih in geoloških procesov, ki so oblikovali zemeljsko površje in ozračje, so mnoge podrobnosti še vedno predmet raziskav — zlasti vprašanja, kdaj in kako je zares začela delovati sodobna tektonika plošč, kako so nastajali prvi kontinenti ter kako so se razvijali zgodnji ekosistemi v pogojih nizke atmosferske oksigenacije.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je arhejski eon?

V: Katere vrste kamnin najdemo v arheju?

V: Ali je v tem obdobju obstajala tektonika plošč?

V: Ali so v tem obdobju obstajali oceani?

V: Kaj je bilo v tem času prisotno v Zemljinem ozračju?

V: Kdaj so se na Zemlji prvič pojavile fosilne oblike življenja?

V: Kdaj se je v Zemljinem ozračju začel nabirati kisik?

Išči po črki