paleoklimatsystem
Evolution av atmosfären och havet
Under den långa loppet av prekambrisk tid förändrades klimatförhållandena på jorden avsevärt. Bevis för detta kan ses i sedimentregistret, som dokumenterar betydande förändringar i atmosfären och havens sammansättning över tid.
Oxygenation av atmosfären
Jorden hade nästan säkert en minskande atmosfär för 2,5 miljarder år sedan. Solens strålning framkallad organiska föreningar från reducerande gaser-metan (CH 4) och ammoniak (NH 3). Mineralerna uraninit (UO 2) och pyrit (FeS 2)) förstörs lätt i en oxiderande atmosfär; bekräftelse av en reducerande atmosfär tillhandahålls av ooxiderade korn av dessa mineraler i 3,0 miljarder år gamla sediment. Men närvaron av många typer av filamentösa mikrofossiler daterade till 3,45 miljarder år sedan i chertsen i Pilbara-regionen tyder på att fotosyntesen hade börjat släppa ut syre i atmosfären vid den tiden. Närvaron av fossila molekyler i cellväggarna i 2,5 miljarder år gamla blågröna alger (cyanobakterier) fastställer förekomsten av sällsynta syreproducerande organismer under den perioden.
Oceaner Arkeiska Eon (4,0 till 2,5 miljarder år sedan) innehöll mycket vulkanisk härledda tvåvärt järn (Fe 2+), som deponerades som hematit (Fe 2 O 3) i formationer av bandad järnmalm. Syre som kombinerade järnjärnet tillhandahölls som en avfallsprodukt från cyanobakteriell metabolism. En stor bristning i avsättningen av BIF från 3,1 miljarder till 2,5 miljarder år sedan - med topp för cirka 2,7 miljarder år sedan - rensade oceanerna av järnjärn. Detta möjliggjorde den atmosfäriska syrenivån att öka märkbart. Vid tidpunkten för utbredningen av eukaryoter för 1,8 miljarder år sedan hade syrekoncentrationen stigit till 10 procent av den nuvarande atmosfäriska nivån (PAL). Dessa relativt höga koncentrationer var tillräckliga för att oxidativ väderbildning skulle äga rum, vilket framgår av hematitrika fossila jordar (paleosoler) och röda bäddar (sandstenar med hematitbelagda kvartskorn). En andra huvudtopp, som höjde atmosfäriska syrehalter till 50 procent PAL, nåddes med 600 miljoner år sedan. Det betecknades av det första utseendet på djurliv (metazoaner) som krävde tillräckligt med syre för produktion av kollagen och efterföljande bildning av skelett. Vidare började fritt syre i stratosfären under Prekambrien att bilda ett lager ozon (O 3), som för närvarande fungerar som en skyddande sköld mot solens ultravioletta strålar.
Havets utveckling
Ursprunget till jordens hav inträffade tidigare än de äldsta sedimentära stenarna. De 3,85 miljarder år gamla sedimenten vid Isua i västra Grönland innehåller BIF som deponerades i vatten. Dessa sediment, som inkluderar abraded detrital zirkonkorn som indikerar vattentransport, är inbäddade med basaltiska lavor med kudde strukturer som bildas när lavor extruderas under vatten. Stabiliteten hos flytande vatten (det vill säga dess kontinuerliga närvaro på jorden) innebär att havsvattentemperaturerna på ytan var lika med dagens.
Skillnader i den kemiska sammansättningen av arkeiska och proterozoiska sedimentära bergarter pekar på två olika mekanismer för att kontrollera havsvattensammansättning mellan de två prekambriska eonerna. Under den arkeiska påverkades havsvattensammansättningen främst av pumpning av vatten genom basaltisk havskorpa, som förekommer i dag vid oceaniska spridningscentra. Däremot, under Proterozoic, var den styrande faktorn flodutflöde av stabila kontinentala marginaler, som först utvecklades efter 2,5 miljarder år sedan. Nuvarande hav upprätthåller sina salthalter genom en balans mellan salter som levereras av avlopp från sötvatten från kontinenterna och deponering av mineraler från havsvatten.
Klimatförhållanden
En viktig faktor för att kontrollera klimatet under prekambrien var kontinenternas tektoniska arrangemang. Vid tider med bildning av superkontinent (med 2,5 miljarder, 2,1 till 1,8 miljarder och 1,0 miljarder till 900 miljoner år sedan) var det totala antalet vulkaner begränsat; det fanns få öbågar (långa, böjda ökedjor förknippade med intensiv vulkanisk och seismisk aktivitet), och den totala längden på oceaniska spridande åsar var relativt kort. Denna relativa brist på vulkaner resulterade i låga utsläpp av växthusgasen koldioxid (CO 2). Detta bidrog till låga yttemperaturer och omfattande glaciärer. Däremot i tider av kontinentala upplösning, vilket ledde till maximinivåer för havsbotten spridning och subduktion (till 2,3 till 1,8 miljarder 1,7 till 1,2 miljarder dollar, och 800 till 500 miljoner år sedan), fanns det höga utsläpp av koldioxid 2 från många vulkaner i oceaniska åsar och öar. Den atmosfäriska växthuseffekten förbättrades, värmde jordens yta och glaciären var frånvarande. Dessa senare villkor gällde också på den archean Eon före bildandet av kontinenter.
Temperatur och nederbörd
Upptäckten av 3,85 miljarder år gamla marina sediment och kudde-lavas i Grönland indikerar förekomsten av flytande vatten och innebär en yttemperatur över 0 ° C (32 ° F) under den tidiga delen av den prekambriska tiden. Närvaron av 3,5 miljarder år gamla stromatoliter i Australien antyder en yttemperatur på cirka 7 ° C (45 ° F). Extrema växthusförhållanden i den arkeiska orsakade av förhöjda koldioxidhalter i atmosfären från intensiv vulkanism (effusion av lava från undervattenssprickor) höll ytens temperaturer tillräckligt höga för livets utveckling. De motverkade den minskade ljusstyrkan i solen (hastigheten på den totala energiproduktionen från solen), som sträckte sig från 70 till 80 procent av nuvärdet. Utan dessa extrema växthusförhållanden skulle flytande vatten inte ha inträffat på jordens yta.
Däremot är direkta bevis på nederbörd i den geologiska registreringen mycket svåra att hitta. Vissa begränsade bevis har tillhandahållits av välbevarade regnhål i 1,8 miljarder år gamla stenar i sydvästra Grönland.
