Paleoclimate
Sự phát triển của khí quyển và đại dương
Trong suốt thời gian dài của Precambrian, điều kiện khí hậu của Trái đất đã thay đổi đáng kể. Bằng chứng về điều này có thể được nhìn thấy trong hồ sơ trầm tích, tài liệu cho thấy những thay đổi đáng kể trong thành phần của khí quyển và đại dương theo thời gian.
Oxy của khí quyển
Trái đất gần như chắc chắn sở hữu một bầu khí quyển giảm trước 2,5 tỷ năm trước. Bức xạ của Mặt trời đã tạo ra các hợp chất hữu cơ từ việc khử khí metan metan (CH 4) và amoniac (NH 3). Các khoáng chất uraninite (UO 2) và pyrite (FeS 2) dễ dàng bị phá hủy trong một bầu không khí oxy hóa; xác nhận bầu không khí khử được cung cấp bởi các hạt không bị oxy hóa của các khoáng chất này trong trầm tích 3.0 tỷ năm tuổi. Tuy nhiên, sự hiện diện của nhiều loại vi sợi dạng sợi có từ 3,45 tỷ năm trước trong các cuộc trò chuyện của vùng Pilbara cho thấy rằng quá trình quang hợp đã bắt đầu giải phóng oxy vào khí quyển vào thời điểm đó. Sự hiện diện của các phân tử hóa thạch trong thành tế bào của tảo xanh lam (cyanobacteria) 2,5 tỷ năm tuổi tạo nên sự tồn tại của các sinh vật sản xuất oxy hiếm trong thời kỳ đó.
Đại dương của Archean Eon (4.0 đến 2.5 tỷ năm trước) chứa nhiều sắt kim loại có nguồn gốc từ núi lửa (Fe 2+), được lắng đọng dưới dạng hematit (Fe 2 O 3) trong BIFs. Oxy kết hợp sắt kim loại được cung cấp như một sản phẩm thải của quá trình chuyển hóa vi khuẩn lam. Một vụ nổ lớn trong sự lắng đọng BIFs từ 3,1 tỷ đến 2,5 tỷ năm trước, đỉnh điểm khoảng 2,7 tỷ năm trước đã xóa sạch các đại dương của sắt kim loại. Điều này cho phép mức oxy trong khí quyển tăng đáng kể. Vào thời điểm xuất hiện rộng rãi của sinh vật nhân chuẩn vào 1,8 tỷ năm trước, nồng độ oxy đã tăng lên 10% so với mức khí quyển hiện tại (PAL). Những nồng độ tương đối cao này đủ để phong hóa oxy hóa diễn ra, bằng chứng là đất hóa thạch giàu hematit (paleosol) và giường đỏ (đá cát với các hạt thạch anh phủ hematit). Một đỉnh lớn thứ hai, làm tăng nồng độ oxy trong khí quyển lên 50% PAL, đã đạt được 600 triệu năm trước. Nó được biểu thị bằng sự xuất hiện đầu tiên của đời sống động vật (metazoans) cần đủ oxy để sản xuất collagen và sự hình thành các bộ xương sau đó. Hơn nữa, trong tầng bình lưu trong Precambrian, oxy tự do bắt đầu hình thành một lớp ozone (O 3), hiện đang hoạt động như một lá chắn bảo vệ chống lại các tia cực tím của Mặt trời.
Sự phát triển của đại dương
Nguồn gốc của các đại dương Trái đất xảy ra sớm hơn so với các loại đá trầm tích lâu đời nhất. Các trầm tích 3,85 tỷ năm tuổi tại Isua ở phía tây Greenland chứa BIF được lắng đọng trong nước. Những trầm tích này, bao gồm các hạt zircon phá hủy bị mài mòn biểu thị sự vận chuyển nước, được xen kẽ với các lavas bazan với các cấu trúc gối hình thành khi các lavas bị đùn dưới nước. Sự ổn định của nước lỏng (nghĩa là sự hiện diện liên tục của nó trên Trái đất) ngụ ý rằng nhiệt độ nước biển bề mặt tương tự như hiện tại.
Sự khác biệt về thành phần hóa học của đá trầm tích Archean và Proterozoi chỉ ra hai cơ chế khác nhau để kiểm soát thành phần nước biển giữa hai thời kỳ tiền điện tử. Trong Archean, thành phần nước biển bị ảnh hưởng chủ yếu bởi việc bơm nước qua lớp vỏ đại dương bazan, như xảy ra ngày nay tại các trung tâm trải rộng đại dương. Ngược lại, trong thời kỳ Proterozoi, yếu tố kiểm soát là dòng sông chảy ra khỏi rìa lục địa ổn định, lần đầu tiên được phát triển sau 2,5 tỷ năm trước. Các đại dương ngày nay duy trì mức độ mặn của chúng bằng sự cân bằng giữa các muối được phân phối bởi dòng nước ngọt từ các lục địa và sự lắng đọng các khoáng chất từ nước biển.
Điều kiện khí hậu
Một yếu tố chính kiểm soát khí hậu trong thời kỳ tiền văn hóa là sự sắp xếp kiến tạo của các lục địa. Vào thời điểm hình thành siêu lục địa (ở mức 2,5 tỷ, 2,1 đến 1,8 tỷ và 1,0 tỷ đến 900 triệu năm trước), tổng số núi lửa bị hạn chế; có một vài vòng cung đảo (chuỗi đảo dài, cong liên quan đến hoạt động núi lửa và địa chấn dữ dội), và chiều dài tổng thể của các rặng núi trải rộng đại dương tương đối ngắn. Sự thiếu hụt tương đối này của núi lửa dẫn đến lượng khí thải carbon dioxide nhà kính (CO 2) thấp. Điều này góp phần vào nhiệt độ bề mặt thấp và băng hà rộng lớn. Ngược lại, vào thời điểm lục địa tan vỡ, dẫn đến tốc độ lan rộng và hút chìm dưới đáy biển tối đa (ở mức 2,3 đến 1,8 tỷ, 1,7 đến 1,2 tỷ và 800 đến 500 triệu năm trước), đã phát thải CO 2 cao từ nhiều núi lửa trong các rặng đại dương và vòng cung đảo. Hiệu ứng nhà kính khí quyển được tăng cường, làm ấm bề mặt Trái đất và không có băng hà. Những điều kiện sau này cũng được áp dụng cho Archean Eon trước khi hình thành các lục địa.
Nhiệt độ và lượng mưa
Việc phát hiện trầm tích biển và lavas gối 3,85 tỷ năm tuổi ở Greenland cho thấy sự tồn tại của nước lỏng và ngụ ý nhiệt độ bề mặt trên 0 ° C (32 ° F) trong thời kỳ đầu của thời kỳ tiền văn hóa. Sự hiện diện của stromatolites 3,5 tỷ năm tuổi ở Úc cho thấy nhiệt độ bề mặt khoảng 7 ° C (45 ° F). Điều kiện nhà kính khắc nghiệt ở Archean gây ra bởi nồng độ carbon dioxide trong khí quyển tăng cao từ núi lửa dữ dội (tràn dung nham từ khe nứt tàu ngầm) giữ nhiệt độ bề mặt đủ cao cho sự tiến hóa của sự sống. Họ đã chống lại độ sáng mặt trời giảm (tỷ lệ tổng sản lượng năng lượng từ Mặt trời), dao động từ 70 đến 80 phần trăm của giá trị hiện tại. Nếu không có những điều kiện nhà kính khắc nghiệt này, nước lỏng sẽ không xảy ra trên bề mặt Trái đất.
Ngược lại, bằng chứng trực tiếp về lượng mưa trong hồ sơ địa chất là rất khó tìm thấy. Một số bằng chứng hạn chế đã được cung cấp bởi các hố mưa được bảo quản tốt trong các tảng đá 1,8 tỷ năm tuổi ở phía tây nam Greenland.
