Катархей кратко и понятно
Обновлено: 30.06.2024
Катархей или же Гадей, Азой - первый и самый ранний эон в геологии. Не разделён на эры и периоды.
Самыми значимыми событиями стали образование Луны и Земли около 4,6 млрд лет назад. Земля представляла из себя сгусток расплавленной породы, близкой к реголиту. Не было никакой атмосферы или гидросферы. Многие литературные источники сообщают о вулканах или выбросах газа, хотя исследования показали, что в тот период на Земле не было ни того, ни другого.
В гадее образовалась Луна. Согласно одной теории Земля столкнулась с планетой Тейей, из-за чего огромное количество вещества было выброшено в открытый космос и постепенно превратилось в Луну.
В катархее сутки длились всего 6 часов.
После ударного образования Луны часть вещества прибывало в газообразном состоянии, образовывая первичную тяжёлую атмосферу, в состав которой также входили водяной пар и водород.
В середине азоя появилась жидкая вода, пребывающая в таком состоянии из-за ужасного давления, при температуре в 230 °C.
Катархей (др.греч: ниже древнейшего) — самый первый геологический эон в истории развития Земли. Катархей начался с самого начала формирования Земли и длился на протяжении 600 миллионов лет, то есть начался 4,6 млрд лет назад и закончился 4 миллиарда лет назад.
Всего история Земли разделена на четыре эона — Катархей (4600-4000 млн. лет назад), Архей (4000-2500 млн. лет назад), Протерозой (2500-542 млн. лет назад) и Фанерозой (542 млн. лет назад — сегодня). Последние три эона делятся на эры и периоды, но только не катархей, так как этот период является самым первым, изначальным, больше того, учёные не находят отложения данного эона, что делает невозможным изучить его с геологической точки зрения. Первоначальная поверхность катархея, по выводам учёных, была уничтожена в последующий период (архей) в результате того, что погрузилась в расплавы верхней мантии.
По мнению учёных, в этот период Земля представляла собой безжизненное и пустое пространство с горячей поверхностью. Внешне Земля катархея была похожа на Луну. В период до 4 млрд. лет назад на планете ещё не сформировалась мантия и твёрдая поверхность, и планета представляла собой горячий шар в космосе. Температура поверхности составляла 230 °C. В те времена не существовало ни ядра, ни земли и океанов, не было атмосферы и гидросферы. Также не было вулканов, так как им было просто негде появиться. Земля состояла из первичного вещества с толстым слоем реголита на поверхности (остаточный грунт, верхний слой планетарной поверхности, который образовался от выветривания, осыпей, падения небесных тел и так далее).
В начале катархея сутки длились 6 часов. Луна в то время вращалась на расстоянии от Земли около 17 тыс. километров. К концу первого эона Луна отдалилась от Земли на расстояние около 150 тысяч километров (сегодня — 384 467 км).
Следующим после эона Катархей стал эон Архей, а первым периодом Архея — Эоархей.
Начался с образованием Земли — около 4,6 млрд лет назад. Верхняя граница проводится по времени 4,0 млрд лет назад. Таким образом, этот эон охватывает первые 600 млн лет истории нашей планеты. В современной геохронологической шкале он не разделён на эры и периоды [1] .
После архейского эпизода расплавления верхней мантии и её перегрева с возникновением магматического океана вся первозданная поверхность Земли вместе с её первичной и изначально плотной литосферой очень быстро погрузилась в расплавы верхней мантии. Этим объясняется отсутствие катархея в геологической летописи.
В популярной литературе распространено представление о бурной вулканической и гидротермальной деятельности на поверхности Земли [3] , которое не соответствует действительности [4] .
Содержание
Состав и строение первичной Земли
Земля сразу после своего образования была сравнительно холодным космическим телом — температура в её недрах нигде не превышала температуру плавления вещества. Она имела достаточно однородный состав, не существовало ни ядра, ни земной коры [5] .
Рельеф
Рельеф напоминал испещрённую метеоритами поверхность Луны, однако был сглажен из-за сильных и практически непрерывных приливных землетрясений и сложен только монотонно тёмно-серым первичным веществом, покрытым сверху толстым слоем реголита.
Никаких вулканов, извергающих на поверхность молодой Земли потоки лавы, фонтанов газов и паров воды в те времена не было, как и не существовало ни гидросферы, ни плотной атмосферы [5] . Те же небольшие количества газов и паров воды, которые выделялись при падении планетезималей и осколков Протолуны, поглощались пористым реголитом.
Эволюция системы Земля—Луна
Сутки в начале катархея длились 6 часов и приблизительно равнялись периоду обращения Луны, однако последний очень быстро возрастал [4] .
В начале катархея Луна находилась на границе предела Роша, то есть на расстоянии около 17 тыс. км от Земли, но расстояние между Землёй и Луной быстро увеличивалось (со скоростью около 10 км/год). К концу катархея скорость удаления Луны от Земли снизилась до 4 см/год, а расстояние между ними в это время составляло около 150 тыс.км [6] .
До архея был катархей (4500-4000 м.л.н.) - геологический эон Земли от ее образования до зарождения жизни [условно, т.к. точно неизвестно когда зародилась жизнь]. Геологически этот период маркируется отсутствием маркировки, т.е., катархей - время, из которого осадочные породы не известны.
Другие названия этого интервала геологического времени: азой, гадей, преархей, прискойский период, хэдий, гадесская эпоха, эра Гадеса. Раньше катархейскую (от греч. "ниже древнейшего") эру называли древнеархейской. Была также датировка катархея 4,0-3,5 * 10 9 лет - сейчас это считается ранним археем.
Катархей охватывает первые полмиллиарда лет существования нашей планеты, появившейся 4,6 [или 4,8?] млрд. лет назад.
После архейского эпизода расплавления верхней мантии и её перегрева с возникновением в геосфере магматического океана вся первозданная поверхность Земли вместе с её первичной и изначально плотной литосферой очень быстро погрузилась в расплавы верхней мантии. Этим объясняется отсутствие катархея в геологической летописи. [Интересно, почему возник перегрев - из-за ядерных реакций внутри ядра Земли, её гравитационного сжатия или планетезимальной бомбёжки?]
По новейшим представлениям (2020 г.) историю формирования и развития Земли необходимо начинать практически с зарождения Солнечной системы, ранний этап которой характеризовался путешествием планет газовых гигантов к центру системы и обратно. Он-то во многом и определил особенности строения нашей планеты и ее дальнейшую геологическую историю.
И сейчас, в соответствие с вышесказаной концепцией, катархей разделили на 2 эона. Эти два первых эона в истории Земли выделяются как
- хаотичный, охватывающий время формирования Земли и Луны в интервале от 4568 млн лет до 4500–4450 млн лет назад [т.е., первые 70-120 млн лет из катархея], и
- гадейский, характеризующий первые страницы геологической истории Земли в интервале 4500/4450–4000/3900 млн лет назад.
В хаотичный эон (спустя 11 млн лет после зарождения Солнечной системы) масса Земли составляла 63% от ее современных значений, а через 30 млн лет достигла 93%. Хронология этих ранних событий устанавливается частично и с большим допущением, и в основном опирается на данные о поведении продуктов распада короткоживущих изотопов (с константой полураспада в несколько миллионов лет).
Разделы страницы о развитии жизни в катархейском эоне:
- История юной Земли
- Возникновение условий для жизни
История юной Земли
Старые представления об "адской эпохе"
В популярной литературе распространено представление о бурной вулканической и гидротермальной деятельности на поверхности Земли, которое не соответствует действительности. Вот одно из таких описаний: "Катархей - эра, когда была безжизненная Земля, окутанная ядовитой [?] для живых существ атмосферой, лишенной кислорода; гремели вулканические извержения, сверкали молнии, жесткое ультрафиолетовое излучение пронизывало атмосферу и верхние слои воды. Под влиянием этих явлений из окутавшей Землю смеси паров сероводорода, аммиака, угарного газа начинают синтезироваться первые органические соединения, возникают свойства, характерные для жизни."
Здесь вопросы возникают ко всему:
- Почему "ядовитая" атмосфера (для некоторых бактерий очень даже не ядовитая)?
- Не факт насчёт жёсткого ультрафиолета
- Не факт, что из несложных синтезированных "органических" веществ возникли организмы - жизнь появилась на Земле почти сразу.
Современные представления о катархее
Учёные из Калифорнии изучили крошечные циркониевые гранулы возрастом 3 млрд лет, которые были найдены на западе Австралии. В структуре циркона были обнаружены микроскопические кусочки лавы, возраст которых превышает 4 млрд лет. Для формирования такой композиции необходима вода и температура, близкая к сегодняшней.
Поэтому сейчас считается, что в то время не было никакой "адской жары", а существовали ландшафты неприветливой суровой и холодной пустыни с чёрным небом (вследствие очень разрежённой атмосферы [не факт]), слабо греющим Солнцем [тогда жизнь могла возникнуть на Венере?] (его светимость была на 25—30 % ниже современной) и во много раз большим диском Луны (в то время она находилась на границе предела Роша, то есть на расстоянии около 17 тыс. км от Земли), на котором ещё не существовало "морей". [По последним данным, уже тогда были моря - гидросферу создели падающие кометы.]
Считается, что в начальный период существования Земли на ней действовал активный вулканизм и изливались базальтовые и ультраосновные (коматитовые) лавы.
Рельеф напоминал испещрённую метеоритами поверхность Луны, однако был сглажен из-за сильных и практически непрерывных приливных землетрясений и сложен только монотонно тёмно-серым первичным веществом, покрытым сверху толстым слоем реголита. Никаких вулканов, извергающих на поверхность молодой Земли потоки лавы, фонтаны газов и паров воды в те времена не было, как и не существовало ни гидросферы [не факт, если это и было, то, скорее всего, очень недолго - около 100 млн лет], ни плотной атмосферы. Те же небольшие количества газов и паров воды, которые выделялись при падении планетезималей и осколков Протолуны, поглощались пористым реголитом.
Сутки в начале катархея длились 6 часов и приблизительно равнялись периоду обращения Луны, однако последний очень быстро возрастал.
И действительно, все гипотезы, предполагающие раннее плавление Земли, сопровождавшееся выделением земного ядра и ее ранней дегазацией, вступают в явные и непреодолимые противоречия с многочисленными геологическими и геохимическими данными. В наибольшей степени удовлетворяет всем этим данным лишь модель образования планет В.С.Сафронова (1969), согласно которой молодая Земля была однородной по составу, сравнительно холодной и, поэтому, тектонически пассивной планетой.
Впервые плавление земных недр на уровне верхней мантии произошло под влиянием лунных приливов и распада радиоактивных элементов только через 600 млн. лет после образования Земли (т.е., в начале архея). Момент этот четко фиксируется началом базальтового магматизма на Луне около 4 млрд. лет назад и появлением наидревнейших пород земной коры около 3,8 млрд. лет назад. С этого же времени начинается плотностная дифференциация земного вещества с выделением железа и его окислов, образовавших затем земное ядро. Однако обособление земного ядра произошло только в самом конце архея около 2,6 млрд. лет назад, хотя процесс выделения земного ядра продолжается и в настоящее время.
Согласно стандартной модели эволюции звезд, четыре миллиарда лет назад Солнце излучало примерно на 30% меньше энергии, чем сейчас. В таких условиях Земля должна была бы превратиться в оледеневший шар, однако геологические свидетельства говорят о том, что в то время на нашей планете был теплый и влажный климат. Ученые выдвигают различные теории о том, как именно могло поддерживаться тепло на планете, однако, однозначного объяснения до сих пор не существует. Астрофизики предполагают, что Земля родилась ближе к Солнцу или что температуру помогали поддерживать мощные выбросы корональной массы.
А вот по мнению планетолога Симона Марчи (Simone Marchi) тепло могло поддерживаться благодаря парниковому эффекту, возникшему либо из-за углекислого газа, либо из-за метана, либо сразу из-за обоих этих газов. Модель ученых из его группы предполагает, что на Землю в катархейский и раннеархейский период падали массивные метеориты, некоторые из которых были более 100 км в диаметре. При столкновении с поверхностью планеты, они плавили большие количества породы, создавая временные лавовые озера. Эти озера могли высвобождать большие количества углекислого газа, который скапливался в атмосфере и создавал парниковый эффект. Согласно их оценкам, в катархей общее количество углерода в атмосфере превышало ее текущую массу в 10−100 раз (5,5×1018 кг). Около 1% доступного углерода превращался в метан. Уровень самого углекислого газа в атмосфере был выше необходимого минимума для существования жидкой воды (около 4−7×1017 кг). Кроме того, считают исследователи, метеориты могли приносить на поверхность и в приповерхностный слой планеты S и C, которые являются важными для жизни элементами, а также влияют на кислотность океанов и химию обмена веществ.
Так же учтем новые сведения о существовании в Катархее (уже 4,2 миллиарда лет назад) мощного магнитного поля Земли. Это стало известно благодаря детальному изучению древних вкраплений кристаллов циркона, обнаруженных в недрах гряды Джек Хиллс в Австралии. До этого исследования считалось, что магнитное поле не могло существовать в период древнее 3,4 миллиарда лет назад.
Возникновение условий для жизни
Как быстро остыла поверхность Земли после её огненного рождения? Большинство учёных полагают, что сверхжаркий климат господствовал 500 млн. лет. Это подтверждается прежде всего явным отсутствием первозданных пород старше 4 млрд. лет и наличием окаменелостей более молодого геологического возраста, свидетельствовавших о появлении жизни на Земле.
Однако за последние пять лет геологи, в том числе и группа из Висконсинского университета в Мадисоне, обнаружили десятки древних кристаллов циркона, химический состав которых изменил наше представление о начальном этапе развития Земли. Эти очень прочные кристаллы, крошечные „капсулы времени“, содержат доказательства того, что, возможно, жизнь в океанах и континенты появились на 400 млн. лет раньше, чем это обычно предполагалось [!].
Скорее всего, уже в первые 100 млн. лет после рождения планеты на ней уже существовали материки - как-будто Земля была сотворена в одно мгновение. [По оценкам, планетезимали слипаются в 1/10 массы Земли всего за 100 000 лет] А водоемы на тверди земной были уже примерно 4,3 * 10 9 лет назад [через 200 мил лет после образования Земного шара]. Земная кора, океаны и атмосфера возникли на планете практически сразу, и, следовательно, практически сразу возникла и среда, подходящая для развития жизни [вот это верно!].
Вопрос о времени зарождения органической жизни на Земле самым тесным образом связан с тем, как именно эта жизнь появилась на планете. Как известно, сама Земля сформировалась 4,5–4,6 млрд лет назад. Достоверные свидетельства существования древних организмов — строматолиты (окаменелые остатки бактерий), найденные в Западной Австралии — датируются 3,5 млрд лет, то есть ранним археем. Самые же древние свидетельства о живых организмах найдены в осадочных породах (формации Ишуа (Исуа) в Гренландии): им приписывают возраст в 3,75 млрд лет.
(Из сетевых новостей)
Конечно, если уже в раннем архее произошла "первая кислородная катастрофа", то, значит, цианобактерии появились уже в катархее. Как бы глобально ни расплавлялась литосфера, всегда могли остаться оазисы невымершей жизни. Это подтверждают и глобальные оледенения в криогене. Наоборот, чем пуще жизнь губят, тем она становится крепче :)
Вероятно, уже в планетезималях, сформировавших Землю, присутствовали архаичные организмы - например, протовирусы (непаразитические) или нанобактерии. Это подтверждают и исследования марсианских метеоритов, найденных в Антарктиде. Там были цепочки одноклеточных форм, но много меньше земных бактерий.
На правах рекламы (см. условия): ◀ ◀ ◀ Место для размещения коммерческих ссылок (см. , пожалуйста, условия) ▶ ▶ ▶ -->
Ключевые слова для поиска сведений о доархейской гадесской эпохе: На русском языке: катархей, катархейский эон, гадесская эпоха, эра Гадеса, доархейский, древнеархейская, азой, гадей, преархей, приской, хэдий, безжизненная Земля; На английском языке: Archaeozoic, Archean, Hadean, Gades, Cryptozoic.
Читайте также: