Paleoclima
Evoluția atmosferei și oceanului
Pe parcursul îndelungat al timpului precambrian, condițiile climatice ale Pământului s-au schimbat considerabil. O dovadă în acest sens poate fi văzută în evidența sedimentară, care documentează schimbări apreciabile în compoziția atmosferei și oceanelor de-a lungul timpului.
Oxigenarea atmosferei
Pământul posedă aproape sigur o atmosferă reducătoare înainte de acum 2,5 miliarde de ani. Radiația solară produsă de compuși organici din reducerea gazelor metan (CH 4) și amoniac (NH 3). Mineralele uraninite (UO 2) și pirită (FeS 2) sunt distruse cu ușurință într-o atmosferă oxidantă; confirmarea unei atmosfere reducătoare este furnizată de boabele neoxidate ale acestor minerale în sedimentele vechi de 3,0 miliarde de ani. Cu toate acestea, prezența multor tipuri de microfosile filamentoase datate în urmă cu 3,45 miliarde de ani în cherturile regiunii Pilbara sugerează că fotosinteza începuse să elibereze oxigen în atmosferă până atunci. Prezența moleculelor fosile în pereții celulari a algelor albastru-verzui vechi de 2,5 miliarde de ani (cianobacterii) stabilește existența unor organisme producătoare de oxigen rar în acea perioadă.
Oceanele din Eonul Arhean (acum 4,0- 2,5 miliarde de ani) conțineau mult fier fieros derivat vulcanic (Fe 2+), care a fost depus sub formă de hematit (Fe 2 O 3) în BIF-uri. Oxigenul care a combinat fierul fieros a fost furnizat ca un produs reziduu al metabolismului cianobacterian. O explozie majoră în depunerea de BIF-uri de la 3,1 miliarde până la 2,5 miliarde de ani în urmă - atingerea a aproximativ 2,7 miliarde de ani în urmă - a curățat oceanele de fier fieros. Aceasta a permis ca nivelul de oxigen atmosferic să crească considerabil. Până la apariția pe scară largă a eucariotei la 1,8 miliarde de ani în urmă, concentrația de oxigen a crescut la 10% din nivelul atmosferic actual (PAL). Aceste concentrații relativ ridicate au fost suficiente pentru ca meteorizarea oxidativă să aibă loc, așa cum o demonstrează solurile fosile bogate în hematite (paleosoli) și paturi roșii (gresii cu boabe de cuarț acoperite cu hematită). Un al doilea vârf major, care a ridicat nivelul de oxigen atmosferic la 50% PAL, a fost atins cu 600 de milioane de ani în urmă. Acesta a fost notat de prima apariție a vieții animalelor (metazoane) care necesită suficient oxigen pentru producerea de colagen și formarea ulterioară a scheletelor. Mai mult, în stratosfera din perioada precambriană, oxigenul liber a început să formeze un strat de ozon (O 3), care în prezent acționează ca un scut protector împotriva razelor ultraviolete ale Soarelui.
Dezvoltarea oceanului
Originea oceanelor Pământului a avut loc mai devreme decât cea a celor mai vechi roci sedimentare. Sedimentele vechi de 3,85 miliarde de ani de la Isua din vestul Groenlandei conțin BIF-uri care au fost depuse în apă. Aceste sedimente, care includ boabe de zircon detrital degradate, care indică transportul apei, sunt intercalate cu labe bazaltice cu structuri de perne care se formează atunci când lavele sunt extrudate sub apă. Stabilitatea apei lichide (adică prezența sa continuă pe Pământ) implică faptul că temperaturile apei de mare au fost similare cu cele din prezent.
Diferențele în compoziția chimică a rocilor sedimentare Archean și Proterozoic indică două mecanisme diferite de control al compoziției apei de mare între cei doi eoni precambrieni. În timpul Arheanului, compoziția apei de mare a fost influențată în primul rând de pomparea apei prin crusta oceanică bazaltică, cum se întâmplă astăzi în centrele de răspândire oceanică. În schimb, în timpul proterozoicului, factorul de control a fost evacuarea râurilor în afara marjelor continentale stabile, care s-au dezvoltat pentru prima dată după 2,5 miliarde de ani în urmă. Oceanele actuale își mențin nivelul de salinitate printr-un echilibru între sărurile furnizate prin scurgerea de apă dulce de pe continente și depunerea de minerale din apa de mare.
Condiții climatice
Un factor major care controlează climatul în perioada precambriană a fost aranjarea tectonică a continentelor. În perioadele de formare a supercontinentului (cu 2,5 miliarde, 2,1 la 1,8 miliarde și 1,0 miliarde până la 900 milioane de ani în urmă), numărul total de vulcani era limitat; au existat puține arcuri insulare (lanțuri insulare lungi, curbate, asociate cu activități vulcanice și seismice intense), iar lungimea totală a crestelor răspândite oceanice a fost relativ scurtă. Această deficiență relativă de vulcani a dus la emisii scăzute de dioxid de carbon de gaze cu efect de seră (CO 2). Acest lucru a contribuit la temperaturi scăzute de suprafață și glaciații extinse. În schimb, în perioadele de rupere continentală, ceea ce a condus la rate maxime de răspândire și subducție a fundului marin (la 2,3 la 1,8 miliarde, 1,7 la 1,2 miliarde și acum 800 - 500 milioane de ani), au existat emisii mari de CO 2 de la numeroși vulcani. în crestele oceanice și în arcurile insulare. Efectul de seră atmosferică a fost îmbunătățit, încălzind suprafața Pământului și glaciația a lipsit. Aceste ultime condiții s-au aplicat și Eonului Archean înainte de formarea continentelor.
Temperatura și precipitațiile
Descoperirea de sedimente marine și vase de perne în Groenlanda, vechi de 3,85 miliarde de ani, indică existența apei lichide și implică o temperatură de suprafață de peste 0 ° C (32 ° F) în prima parte a timpului precambrian. Prezența stromatolitelor vechi de 3,5 miliarde de ani în Australia sugerează o temperatură de suprafață de aproximativ 7 ° C (45 ° F). Condițiile extreme de seră din Arhean cauzate de nivelurile atmosferice ridicate de dioxid de carbon din vulcanismul intens (revărsarea de lavă din fisurile submarine) au menținut temperaturile de suprafață suficient de ridicate pentru evoluția vieții. Aceștia au contracarat luminozitatea solară redusă (rata producției totale de energie de la Soare), care a variat între 70 și 80% din valoarea actuală. Fără aceste condiții extreme de seră, apa lichidă nu ar fi apărut pe suprafața Pământului.
În schimb, dovezi directe ale precipitațiilor în registrul geologic sunt foarte greu de găsit. Unele dovezi limitate au fost furnizate de gropi de ploaie bine conservate în roci vechi de 1,8 miliarde de ani din sud-vestul Groenlandei.
