Maapallon historia: 4,56 miljardia vuotta kehitystä ja keskeiset vaiheet

Arkeeinen maa

Arkaaisen kauden alussa maapallon lämpövirta oli lähes kolme kertaa suurempi kuin nykyään, ja se oli vielä proterotsooisen kauden alussa kaksinkertainen nykyiseen verrattuna. Maankuori ei ollut ainoastaan nykyistä ohuempi, vaan se oli luultavasti hajonnut useampiin tektonisiin laattoihin, joissa oli lukuisia kuumia pisteitä, repeämälaaksoja ja muuntautumisvuotoja. Levytektoniikan olemassaolosta tällä aikakaudella kiistellään: se on aktiivinen nykyaikainen tutkimusalue. . ^p297-302

Suuria mantereita ei ollut ennen arkeeisen kauden loppupuolta; pienet protokontinentit olivat normaali tilanne, ja geologisen toiminnan suuri nopeus esti niitä sulautumasta suuremmiksi yksiköiksi. Nämä felsiset protokontinentit muodostuivat todennäköisesti pikemminkin kuumissa pisteissä kuin subduktiovyöhykkeillä, ja ne syntyivät useista eri lähteistä: mafisesta magmasta, joka sulatti felsisempiä kiviä, mafisten kivien osittaisesta sulamisesta ja felsisten sedimenttikivien metamorfisesta muuttumisesta. . ^p297-301

Arkeeisessa ilmakehässä ei ilmeisesti ollut vapaata happea. Lämpötila näyttää olleen lähellä nykyajan tasoa, vaikka tähtitieteilijät uskovat, että aurinko oli noin kolmanneksen himmeämpi. Tämän uskotaan heijastavan suurempia määriä kasvihuonekaasuja kuin myöhemmässä maapallon historiassa.

Arkeeinen geologia

Vanhimmat maapallon pinnalla paljastuneet kivimuodostumat ovat arkeeisia tai hieman vanhempia. Arkeeisia kiviä tunnetaan Grönlannista, Kanadan kilvestä, Länsi-Australiasta ja eteläisestä Afrikasta. Vaikka ensimmäiset mantereet muodostuivat tällä kaudella, tämän ikäiset kivet muodostavat vain 7 prosenttia maailman nykyisistä kratoneista; vaikka menneiden muodostumien eroosio ja tuhoutuminen otettaisiinkin huomioon, todisteet viittaavat siihen, että vain 5-40 prosenttia nykyisestä maankuoresta on muodostunut arkeeisen kauden aikana. . ^p301

Proterotsooisesta poiketen arkeeiset kivet ovat usein voimakkaasti metamorfoituneita syvänmeren sedimenttejä, kuten harmaasälviä, mutakiviä, vulkaanisia sedimenttejä ja rautamuodostumia. Viherkivivyöhykkeet ovat tyypillisiä arkeeisia muodostumia, jotka koostuvat vuorotellen korkea- ja matala-asteisista metamorfisista kivistä. Korkea-asteiset kivet ovat peräisin vulkaanisista saarikaarista, kun taas matala-asteiset metamorfiset kivet edustavat syvänmeren sedimenttejä, jotka ovat erodoituneet viereisistä saarikaarista ja kerrostuneet esikaarialtaaseen. Lyhyesti sanottuna vihreäkivivyöhykkeet edustavat suturoituneita protokontinentteja. . ^p302-3

Arkeeinen elämä

Syanobakteerimattojen (stromatoliittien) fossiileja esiintyy kaikkialla arkeeisella kaudella - ne ovat erityisen yleisiä eonin loppupuolella - ja muutama muu todennäköinen bakteerifossiili tunnetaan kalkkikivikerrostumista. ^p307Bakteerien lisäksi on tunnistettu myös extremofiilisten arkeoiden mikrofossiileja.

Eukaryoottifossiileja ei tunneta. ^{p306, 323}Viruksista ei ole vielä fossiilisia todisteita.

Proterotsooinen ennätys

Proterotsooisen kauden geologiset tiedot ovat paljon paremmat kuin sitä edeltävän arkeeisen kauden. Toisin kuin arkeeisen kauden syvänmeren kerrostumat, proterotsooisessa kaudella on monia kerrostumia, jotka ovat kerrostuneet laajoissa, matalissa epikontinentaalisissa merissä; lisäksi monet näistä kivistä ovat vähemmän metamorfoituneita kuin arkeeisen kauden kivet, ja monet niistä ovat itse asiassa muuttumattomia.^p315 Näiden kivien tutkiminen osoittaa, että kyseisellä aikakaudella tapahtui nopeaa mantereiden kasautumista (joka on ainutlaatuista proterotsooisella kaudella), superkontinenttisyklejä ja täysin nykyaikaista orogeenista toimintaa. . ^{p315/8; 329/32}

Ensimmäiset tunnetut jäätiköitymiset tapahtuivat proterotsooisella kaudella. Yksi jääkausi alkoi pian eonin alun jälkeen. Neoproterotsooisen kauden aikana niitä oli ainakin neljä, ja ne huipentuivat Varangian jääkauden "Lumipallo-Maahan". ^{p320; 325}

Hapen kertyminen

Suuri hapettumistapahtuma oli yksi proterotsooisen kauden tärkeimmistä tapahtumista. Vaikka happea epäilemättä vapautui fotosynteesin kautta jo arkeeisella ajalla, sitä ei voinut kertyä merkittävästi ennen kuin kemialliset nielut - hapettumaton rikki ja rauta - olivat täyttyneet; noin 2,3 miljardia vuotta sitten happea oli luultavasti vain 1-2 prosenttia nykyisestä määrästä.(Stanley, 323) Rautamuodostumat, joista saadaan suurin osa maailman rautamalmista, olivat myös merkittävä kemiallinen nielu; suurin osa kertymisestä loppui 1,9 miljardia vuotta sitten joko hapen lisääntymisen tai valtamerten vesipatsaan perusteellisemman sekoittumisen seurauksena. ^p324

Hematiitin värjäämät punaiset kerrostumat osoittavat ilmakehän hapen lisääntymistä 2 miljardin vuoden takaa; niitä ei esiinny vanhemmissa kivissä (Stanley, 324).(Stanley, 324) Hapen kertyminen johtui todennäköisesti kahdesta tekijästä: kemiallisten nielujen täyttymisestä ja hiilihautauksen lisääntymisestä, joka varastoi orgaanisia yhdisteitä, jotka ilmakehä olisi muuten hapettanut. . ^p325

Proterotsooinen elämä

Ensimmäinen pitkälle kehittynyt yksi- ja monisoluinen elämä osuu suunnilleen samaan aikaan hapen kertymisen kanssa; tämä on saattanut johtua eukaryoottien käyttämien hapettuneiden nitraattien lisääntymisestä, toisin kuin syanobakteerien.(Stanley, 325) Proterotsooisen kauden aikana kehittyi myös ensimmäinen symbioottinen suhde mitokondrioiden (eläimillä ja alkueläimillä) ja kloroplastien (kasveilla) ja niiden isäntien välillä. . ^p321-2

Eukaryootit, kuten akritarkit, kukoistivat, samoin kuin syanobakteerit; itse asiassa stromatoliitit saavuttivat suurimman runsautensa ja monimuotoisuutensa proterotsooisen kauden aikana, jolloin ne olivat suurimmillaan noin 1,2 miljardia vuotta sitten. ^321-3

Perinteisesti proterotsooisen ja paleotsooisen välinen raja kulki kambrikauden alussa, kun ensimmäiset trilobiitteina tunnettujen eläinten fossiilit ilmestyivät. 1900-luvun jälkipuoliskolla on löydetty useita fossiilisia muotoja proterotsooisista kivilajeista, mutta proterotsooisen kauden raja on pysynyt kiinteänä kambriumin pohjalla, joka on nykyisin asetettu 542 ma:iin.

Paleotsooinen

Paleotsooinen kausi kattaa ajan runsaiden kovakuoristen fossiilien ensimmäisestä esiintymisestä siihen, kun suuret, suhteellisen kehittyneet matelijat ja suhteellisen nykyaikaiset kasvit alkoivat hallita mantereita.

Ylempi (nuorin) raja asetetaan 250 miljoonaa vuotta myöhemmin tapahtuneeseen suureen sukupuuttoon, joka tunnetaan nimellä permikauden ja triaskauden välinen sukupuutto. Nykykäytäntö asettaa vanhemman rajan Phycodes pedum -nimisen jälkifossiilin ensimmäiseen esiintymiseen.

Geologisesti paleotsooinen kausi alkaa pian Rodinia-nimisen superkontin hajoamisen jälkeen ja maailmanlaajuisen jääkauden lopussa (Lumipallo-Maa). Koko varhaisen paleotsooisen kauden ajan maapallon maa-aines hajosi huomattavaan määrään suhteellisen pieniä mantereita. Aikakauden loppupuolella mantereet yhdistyivät Pangaiaksi kutsutuksi superkontinenteiksi, joihin kuului suurin osa maapallon maa-alasta.

Aikakauden alussa elämä rajoittui bakteereihin, leviin, sieniin ja moniin hieman arvoituksellisiin olentoihin, jotka tunnetaan yhteisesti ediakarin eläimistönä. Aikakauden alussa ilmestyi lähes samanaikaisesti suuri määrä erilaisia ruumiinrakenteita - ilmiö tunnetaan nimellä Kambrian räjähdys.

On joitakin todisteita siitä, että yksinkertainen elämä on saattanut tunkeutua maalle jo paleotsooisen kauden alussa, mutta merkittävät kasvit ja eläimet asettuivat maalle vasta siluurikaudella, ja ne kukoistivat vasta devonikaudella. Vaikka alkeellisia selkärankaisia tunnetaankin paleotsooisen kauden alkupuolelta, selkärangattomat hallitsivat eläinmuotoja aina paleotsooisen kauden puoliväliin saakka. Kalakannat kasvoivat räjähdysmäisesti devonikaudella. Paleotsooisen loppupuolella maalla kukoistivat suuret alkukantaisten kasvien metsät, jotka muodostivat Euroopan ja Pohjois-Amerikan itäosan suuret hiilikerrostumat. Aikakauden loppuun mennessä olivat kehittyneet ensimmäiset suuret, kehittyneet matelijat ja ensimmäiset nykyaikaiset kasvit (havupuut).

Mesotsooinen

Mesotsooinen kausi kattaa ajan, jolloin elämää hallitsivat suuret, kehittyneet matelijat. Alemman (vanhimman) rajan asettaa P/Tr-sukupuutostapahtuma. Ylemmän (nuorimman) rajan asettaa K/T-sukupuutostapahtuma.

Geologisesti katsottuna mesotsooinen kausi alkaa, kun lähes kaikki maapallon maa-alueet on koottu Pangaiaksi kutsuttuun superkontinenttiin. Aikakauden aikana Pangaea jakautui pohjoiseen mantereeseen Laurasiaan ja eteläiseen mantereeseen Gondwanaan. Laurasia jakautui sitten Pohjois-Amerikkaan ja Euraasiaan. Gondwana hajosi vähitellen mantereiksi: Etelä-Amerikkaan, Afrikkaan, Madagaskariin, Intiaan, Australiaan ja Etelämantereeseen.

Mesotsooinen kausi tunnetaan dinosaurusten aikakautena. Silloin kehittyivät myös ensimmäiset linnut ja nisäkkäät sekä myöhemmin kukkivat kasvit (angiospermit). Mesotsooisen kauden lopussa kaikki nykyelämän tärkeimmät ruumiinrakenteet olivat jo olemassa, vaikka joissakin tapauksissa - erityisesti nisäkkäiden kohdalla - liitukauden lopulla vallinneet muodot olivatkin suhteellisen alkeellisia.

Kenaozooinen

Keenozooika on nisäkkäiden aikakausi. Keenozooisen kauden aikana nisäkkäät erosivat muutamasta pienestä, yksinkertaisesta, yleistyneestä muodosta monimuotoiseksi kokoelmaksi maa-, meri- ja lentäviä eläimiä. Myös kukkivat kasvit ja linnut kehittyivät merkittävästi kainozooisella kaudella.

Geologisesti katsottuna kainotsooinen kausi on aikakausi, jolloin mantereet siirtyivät nykyiselle paikalleen. Afrikka ja Australaasia erkanivat Gondwanasta ja ajautuivat pohjoiseen, ja Intia törmäsi Kaakkois-Aasiaan; Etelämanner siirtyi nykyiselle paikalleen etelänavan yläpuolelle; Atlantin valtameri laajeni, ja aikakauden lopulla Etelä-Amerikka liittyi Pohjois-Amerikkaan.