Arkeaani (arkealinen eoni) – Maapallon 4–2,5 miljardin vuoden kausi
Arkeaani — maapallon 4–2,5 miljardin vuoden arkealinen eoni: aktiivinen vulkanismi, ensimmäiset syanobakteerit ja stromatoliitit, fotosynteesi ja hapen varhaiset merkit.
Arkeeinen eli arkealinen eoni on eoni, eli yksi maapallon pitkäikäisistä geologisista ajanjaksoista. Se seuraa hadealaista ja edeltää proterotsooista. Arkeeinen kesti noin 4,0–2,5 miljardia vuotta sitten (noin 4 000–2 500 mya). Tälle ajanjaksolle ovat tyypillisiä ensimmäiset säilyneet sedimenttikivet ja varhaisimmat fossiiliset elämänmerkit, joiden joukossa on yksinkertaisia mikro-organismeja kuten syanobakteerit ja akritarkit.
Maan kallioperä ja kuoren kehitys
Suurin osa arkeeisesta kallioperästä, joka on tällä hetkellä säilynyt, on vulkaanista ja metamorfista alkuperää. Laaja-alainen vulkaaninen toiminta hallitsi ajanjaksoa. Kun arkeeinen kausi alkoi, maapallon sisäinen lämpövirta oli erittäin suuri — arviolta lähes kolme kertaa nykyistä suurempi — ja pysyi noin kaksinkertaisena nykyaikaan verrattuna jopa kauden loppuun saakka noin 2 500 mya. Tämä voimakas lämpövirta lisäsi tulivuoritoimintaa ja saattoi tehdä laattatektoniikasta nykyaikaa voimakkaampaa tai ainakin erilaista; kysymys siitä, milloin mannerlaattatektoniikka alkoi muistuttaa nykyistä systeemiä, on yksi arkeeisen tutkimuksen keskeisistä kysymyksistä.
Arkeeisella kaudella muodostui myös varhaisia mantereita ja suurempia kokoonpanoja; tunnettu esimerkki on varhainen superkontinentti Vaalbara. Arkeeisella ajalla syntyneet kansat (cratons) ja kallioperän yksiköt ovat monin paikoin nykyisten mantereiden ytimenä. Monissa arkeeisissa vyöhykkeissä esiintyy niin kutsuttuja greenstone belt -sarjoja sekä TTG (tonaliitti–trondhjemiitti–grano-dioriitti) -suonistoja, jotka kertovat varhaisen kuoren muodostumisesta ja sulkeutumisesta.
Ilmakehä ja meret
Arkeeisen ajan maailma oli kemiallisesti hyvin erilainen kuin nykyinen. Ilmakehästä puuttui lähes kokonaan vapaa happi, ja sen sijaan se koostui pääasiassa reduktiivisista kaasuista kuten metaanista (metaanista) sekä runsaasta hiilidioksidista ja typpikaasusta. Meret olivat olemassa jo ennen arkeeista kauden alkua ja niiden kemia vaikutti voimakkaasti alkuelämän kehitykseen.
Alkukappaleina syntynyt vapaa happi sitoutui ensin meriveden rautaioneihin, muodostaen rautasaostumia ja niin kutsuttuja erimuotoisia rautakerrostumia. Tämän vuoksi vapaata happea ei aluksi kertynyt ilmakehään. Vasta myöhemmässä ajassa, proterotsooisen alussa (Great Oxidation Event noin 2,4–2,3 Ga) ilmakehän oksidatiivinen taso nousi pysyvästi.
Varhaiselämä ja stromatoliitit
Arkeeisen kauden yksi tärkeimmistä perinnöistä on elämän varhaiset merkit. Fossiilisia bakteerimattoja, stromatoliitteja, on löydetty koko arkeeiselta ajalta, erityisesti noin 3 500 miljoonan vuoden ikäisistä kerrostumista. Nämä stromatoliitit muodostuivat pääosin syanobakteereista, jotka pystyivät fotosynteesiin ja tuottivat sivutuotteena happea (happea). Aluksi tuottunut happi hapetti meriveden ja sedimenteissä liuenneet metallioneja, erityisesti rautaa (liuoksessa olevia rautaioneja), jolloin syntyi laajoja rautarikastumia (banded iron formations).
Elämä arkeeisella kaudella oli aluksi hyvin yksinkertaista ja anaerobista. Kemolitotrofiset eliöryhmät, kuten metanogeenit ja muut vähähappiset tai hapettomat mikrobit, käyttivät hyväkseen kemosynteesiä ja erilaisia pelkistyksiä hapen puuttuessa. Myöhemmät löydöt, kuten mahdolliset mikrofossiilit ja orgaaniset merkit, viittaavat siihen, että monimuotoisuus ja ekologiset verkostot kehittyivät vähitellen.
Geologiset näytteet ja todisteet
Arkeeisesta ajasta on säilynyt lukuisia geologisia todisteita: vulkaaniset kivet, metamorfiset sarjat, sedimenttikivet ja fossiilit. Esimerkiksi fossiilisia sadepisarajälkiä on löydetty myöhemmästä arkeeisesta ajasta, noin 2 700 mya:sta. Nämä kivet löydettiin Ventersdorpista Etelä-Afrikan luoteisprovinssista 1980-luvulla ja ne tarjoavat tietoa ilmakehän tiiviydestä ja viskositeetista tuohon aikaan.
Arkeeisen tutkimus perustuu sekä kenttähavaintoihin että laboratoriomenetelmiin (isotooppianalyysit, mikrofossiilitutkimus, geokemialliset merkkiaineet). Monet vanhimmat mahdolliset elämän merkit (esim. Isuan sedimentit Grönlannissa tai Pilbara ja Barbertonin alueet) ovat tulkinnanvaraisia, mutta yhdessä ne muodostavat vahvan kuvan siitä, että elämä oli käynnissä hyvin varhaisessa Maassa ja että sen vaikutus planeetan kemiaan kasvoi ajan myötä.
Yhteenvetona arkeeinen eoni oli vaihe, jolloin Maapallon pinnan muoto, ilmakehän koostumus, merien kemia ja elämä kehittyivät perustavanlaatuisesti. Vaikka olosuhteet olivat ankarat ja erilaiset kuin nykyään, tämä ajanjakso loi puitteet monimuotoisuuden ja modernin geokemian myöhemmälle kehitykselle.
Weanon rotko Karijinin kansallispuistossa: Pilbaran rautapitoisten arkeeisten kivien kirkkaanpunaiset kerrostumat.
Aiheeseen liittyvät sivut
- Elämän aikajana
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on arkealainen eoni?
A: Arkean eon on geologinen ajanjakso, joka seuraa hadeaaria ja edeltää proterotsooista aikaa. Se kesti 4 000 miljoonaa vuotta sitten (mya) - 2 500 mya.
Kysymys: Minkälaisia kivilajeja arkeeisella kaudella esiintyy?
V: Suurin osa tästä ajanjaksosta säilyneistä kivistä on vulkaanista (magmakivistä) ja metamorfista alkuperää.
K: Oliko tällä ajanjaksolla levytektoniikkaa?
V: Kysymys siitä, milloin mannerlaattatektoniikka alkoi, on tärkeä tutkimusalue, mutta on mahdollista, että maapallon voimakkaan lämpövirtauksen vuoksi tällä ajanjaksolla mannerlaattatektoniikka saattoi olla voimakkaampaa kuin nykyään.
K: Oliko valtameriä olemassa tänä ajanjaksona?
V: Kyllä, valtameriä oli olemassa ennen arkean eonin alkua.
K: Mitä Maan ilmakehässä oli tänä aikana?
V: Ilmakehästä puuttui lähes kokonaan vapaa happi, ja sen sijaan se koostui pääasiassa metaanista ja hiilidioksidista.
K: Milloin fossiiliset elämänmuodot ilmestyivät ensimmäisen kerran Maahan?
V: Fossiiliset elämänmuodot ilmestyivät Maahan ensimmäisen kerran arkaaisen eonin aikana - ne olivat syanobakteereja ja akritarkkeja.
K: Milloin happea alkoi kertyä Maan ilmakehään?
V: Happea alkoi kertyä Maan ilmakehään paljon myöhemmin - vasta 3 500 mya:n jälkeen, kun syanobakteerit muodostivat fotosynteesin avulla fossiilisia bakteerimattoja, joita kutsutaan stromatoliiteiksi, ja luovuttivat sivutuotteena happea.
Etsiä