40億到25億年前,從太古代中期到晚期,微生物群落開始建立,儘管火山活動在整個時代都很普遍。注意淺水中的疊層石和細菌群落。
太古代,來自希臘語的“起源”,之所以如此命名,是因為它曾被認為是最早的時代。讓我們回到4000到2500萬年前,回到這個孤獨的年輕地球。
太古代的地球是一個非常美麗的地方,儘管我們現在對它還很陌生。38-40億年前,原始世界的熾熱泥沼開始沉澱,海洋和陸地開始形成。雖然不適合所有現代生命形式,但早期太古代是一個平靜得多的世界,其特徵是全球海洋中有分散的小島,紅色的天空和比今天更近的月亮。
地球上最早的岩石可以追溯到太古代,儘管這些時代的遺蹟很少,儘管它們非常遙遠。儘管如此,我們現在知道最基本的生命形式設法在這個孤獨的外星世界找到了立足點,證據表明光合作用發生在大約這段時間的一半,或者大約30億年前。儘管處在一個冰封的地方,我們今天所熟悉的世界的基礎已經形成。
混沌在冷卻的地球上產生秩序
隨著全球岩漿海洋的冷卻,大陸從熾熱的海洋中升起,太古代開始了。地球古代歷史中長達15億年的第一部分始於太古代時代,這是一個地球表面冷卻到足以形成固體地殼的時期。也是從這個時候開始,地球上最古老的岩石形成了,其中最古老的岩石還沒有確定年代超過40億年。
漸漸地,地球表面開始類似於我們今天居住的地球表面。第一批岩石是火成岩,這意味著它們是在岩漿凝固形成岩石結構時形成的,因此是第一批始終如一的固體大陸。根據兩個最常見的假設,第一個海洋大約在同一時間形成,在此期間,水在地球表面變得穩定,因此在更高的溫度下不會蒸發。
在太古代的任何時候,我們都無法在地球表面生存,而太古代是最不適宜居住的時代。在太古代的頭4億年裡,地球的第二個大氣層是隨著較輕的氣體,如氫氣和氦氣,逃逸到太空並被太陽風捲走而形成的。標誌著晚期Hadean的強烈火山活動持續到太古代,除氣作用允許地球大氣中形成更重的元素。
第二層大氣對我們來說是完全不可呼吸的,因為它主要由火山氣體組成,如CO2,很像金星的當前表面。也許在太古代初期,大氣壓力也高得驚人多達100倍 現代的,也可以和現代的金星相比。儘管地表繼續變冷,但目前的模擬顯示,由於強烈的溫室效應和地球地幔仍然比今天熱得多的事實,太古代氣候的溫度可能約為200℃。
從古太古代開始,這種疊層石顯示了層狀結構的化石遺蹟,這些化石可能是由生活在大約32億年前的藍細菌造成的。
太古代時代隨著晚期猛烈轟擊的最後幾年而結束,這一時期的特點是自45.7億年前地球形成以來小行星不斷轟擊。接下來的時代是古太古代(36-32億年前),希臘語的“古代起源”,這似乎是恰當的,因為它可以追溯到這個遙遠的時代,人類,事實上,地球上的所有生命,都可以確定地追溯他們的祖先。也是在這個時代,第一個超級大陸形成了,一個被稱為瓦爾巴拉的貧瘠的地區。
儘管地球上最古老的無可爭議的生命證據出現了30億年前在接下來的中太古代時代,強有力的證據表明第一個藍細菌出現在周圍35億年前。令人難以置信的是,在今天澳大利亞的古太古代岩石中發現了這一時期的化石。從這個驚人的發現中,我們可以推斷出地球上從微生物到人類的所有生命的最後一個普遍共同祖先生活在太古代早期。
不出所料,我們最遙遠的祖先是極其簡單的生命形式,但比許多人認為的要有趣得多。事實上,藍細菌門一直存在到今天,它可能是透過光合作用獲得能量的第一種生命形式。這一點尤其重要,因為光合作用的過程對我們物種的進化和所有在我們之前的物種都至關重要。畢竟,光合作用產生氧氣作為副產品,從而形成我們今天呼吸的大氣,併為生命進化創造全新的生態位。
在古太古宙末期,地球歷史上最大的撞擊事件之一發生在一顆大城市大小的小行星撞上地球的時候32.6億年前。然而,儘管其影響比幾十億年後滅絕恐龍的影響大幾個數量級,生命還是設法存活了下來。
氣候變化改變一切
我們今天非常擔心人為的氣候變化,但歷史上很少有自然氣候變化像古太古代之後的時代那樣深刻。中太古代,在希臘語中意思是“中間起源”,從32億年前持續到28億年前,其特徵是地球氣候和拓撲結構有史以來最大的變化。
影響中太古宙快速變化世界的兩個主要因素是古太古宙的撞擊事件和太古宙藍藻有氧光合作用引起的大氣演化。換句話說,這些原始生命形式產生的氧氣水平,儘管與今天的水平相比可能仍然非常低,但減少了地球第二大氣層中的CO2量,從而減少了溫室效應。其結果是快速冷卻和氣壓降低,儘管我們仍然無法呼吸到中太古代的空氣,但我們所知的地球比早期太古代的地球更適合生命生存。
古生物學家估計第一次冰川發生在大約29億年前的中太古代,最終導致了元古代早期假設的雪球地球,即太古代之後的永世。中太古代時代以漸進的方式結束瓦爾巴拉的分裂28億年前的超級大陸。
複雜生活的要素
在標誌著太古代最後3億年的新太古代時代,有氧光合作用繼續進化,不僅為大約2億年後發生的氧氣災難鋪平了道路,也為複雜生命的發展鋪平了道路。儘管在太古代末期,氧氣在地球大氣中仍然只是一種微量氣體,原核生物的生命現在已經很成熟了。海底是覆蓋著活的微生物墊,甚至有證據表明存在陸基細菌菌落。
雖然在太古宙期間,地球大部分被海洋覆蓋,但太古宙的結束見證了第二個超大陸的形成,被稱為克諾蘭德,由瓦爾巴拉超大陸分裂留下的分散島嶼組成。
那裡是證據這表明地球在太古代的最後一個時代遭受了另一次世界末日事件,這是一種被稱為地幔翻轉的自然現象,發生在地球地幔的兩層倒轉的時候。其結果是,猖獗的火山活動可能已經消滅了許多細菌物種,也許還消滅了當時可能找到了生存空間的任何其他形式的生命(我們目前還不知道)。