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.


Soteska Weano v narodnem parku Karijini: prikaz svetlordečih plasti železonosnih arhejskih kamnin Pilbara.
Sorodne strani
- Časovni okvir življenja
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je arhejski eon?
O: Arhejski eon je geološko obdobje po hadeju in pred proterozoikom. Trajal je od pred 4.000 milijoni let do 2.500 milijonov let.
V: Katere vrste kamnin najdemo v arheju?
O: Večina kamnin, ki so se ohranile iz tega obdobja, je vulkanskega (magmatskega) in metamorfnega izvora.
V: Ali je v tem obdobju obstajala tektonika plošč?
O: Vprašanje, kdaj se je začela tektonika plošč, je pomembno raziskovalno področje, vendar je mogoče, da je bila zaradi velikega pretoka toplote na Zemlji v tem časovnem obdobju tektonika plošč bolj živahna kot danes.
V: Ali so v tem obdobju obstajali oceani?
O: Da, oceani so obstajali pred začetkom arhejskega eona.
V: Kaj je bilo v tem času prisotno v Zemljinem ozračju?
O: V ozračju skorajda ni bilo prostega kisika, namesto tega sta bila v njem predvsem metan in CO2.
V: Kdaj so se na Zemlji prvič pojavile fosilne oblike življenja?
O: Fosilne oblike življenja so se na Zemlji prvič pojavile v arhejskem eonu - to so bile cianobakterije in akritarhi.
V: Kdaj se je v Zemljinem ozračju začel nabirati kisik?
O: Kisik se je v Zemljinem ozračju začel kopičiti veliko pozneje - šele po 3 500 mio. let, ko so fosilne bakterijske podloge, imenovane stromatoliti, oblikovale cianobakterije s fotosintezo in pri tem kot stranski produkt izločale kisik.
Iskati