Geschiedenis van de Aarde

Archean Aarde

Aan het begin van het Archeozoïcum was de warmtestroom van de aarde bijna drie keer zo hoog als nu, en aan het begin van het Proterozoïcum nog steeds twee keer zo hoog als nu. De aardkorst was niet alleen dunner dan nu, maar waarschijnlijk ook opgedeeld in veel meer tektonische platen, met talrijke hete plekken, breukdalen en transformatiefouten. Het bestaan van platentektoniek in dit tijdperk wordt betwist: het is een actief gebied van modern onderzoek. ^p297-302

Tot laat in het Archean waren er geen grote continenten; kleine protocontinenten waren de norm, die door de hoge geologische activiteit niet tot grotere eenheden konden samensmelten. Deze felsische protocontinenten zijn waarschijnlijk ontstaan op hete plekken in plaats van in subductiezones, uit verschillende bronnen: mafisch magma dat felsere gesteenten smolt, gedeeltelijk smelten van mafisch gesteente, en door metamorfe verandering van felsische sedimentaire gesteenten. ^p297-301

De Archeïsche atmosfeer had blijkbaar geen vrije zuurstof. De temperaturen lijken in de buurt van het moderne niveau te hebben gelegen, hoewel astronomen denken dat de zon ongeveer een derde zwakker was. Men denkt dat dit het gevolg is van grotere hoeveelheden broeikasgassen dan later in de geschiedenis van de aarde.

Archeïsche geologie

De oudste rotsformaties aan het aardoppervlak zijn Archeïsch of iets ouder. Archeïsche gesteenten zijn bekend van Groenland, het Canadese Schild, West-Australië en zuidelijk Afrika. Hoewel de eerste continenten tijdens dit tijdperk werden gevormd, bestaat slechts 7% van de huidige kratons op aarde uit gesteente van deze leeftijd; zelfs als rekening wordt gehouden met erosie en vernietiging van formaties uit het verleden, zijn er aanwijzingen dat slechts 5-40% van de huidige continentale korst tijdens het Archean is gevormd. ^p301

In tegenstelling tot het Proterozoïcum zijn Archeïsche gesteenten vaak sterk gemetamorfoseerde diepwatersedimenten, zoals grijsrotsen, modderstenen, vulkanische sedimenten en bandijzerformaties. Groensteengordels zijn typische Archeïsche formaties, bestaande uit afwisselend hoogwaardige en laagwaardige metamorfe gesteenten. De hoogwaardige gesteenten zijn afkomstig van vulkanische eilandbogen, terwijl de laagwaardige metamorfe gesteenten diepzeesedimenten vertegenwoordigen die van de naburige eilandbogen zijn geërodeerd en in een voorgebergte zijn afgezet. Kortom, de groensteengordels vertegenwoordigen genaaide protocontinenten. ^p302-3

Archeaans leven

Fossielen van cyanobacteriële matten (stromatolieten) worden overal in het Archean aangetroffen - en komen vooral laat in het eon veel voor - terwijl enkele andere waarschijnlijke bacteriële fossielen bekend zijn van kalksteenbedden.^p307 Naast bacteriën zijn ook microfossielen van de extremofiele archaea geïdentificeerd.

Er zijn geen bekende fossielen van eukaryoten.^{p306, 323} Voor virussen bestaat nog geen fossiel bewijs.

Het Proterozoïcum

De geologische registratie van het Proterozoïcum is veel beter dan die van het voorafgaande Archeozoïcum. In tegenstelling tot de diepwaterafzettingen van het Archeozoïcum bevat het Proterozoïcum veel lagen die zijn ontstaan in uitgestrekte, ondiepe epicontinentale zeeën; bovendien zijn veel van deze gesteenten minder gemetamorfoseerd dan die uit het Archeozoïcum, en veel zijn in feite onveranderd.^p315 Onderzoek van deze gesteenten toont aan dat het tijdperk gekenmerkt werd door snelle continentale aanslibbing (uniek voor het Proterozoïcum), supercontinentcycli en volkomen moderne orogene activiteit. ^{p315/8; 329/32}

De eerste bekende ijstijden vonden plaats tijdens het Proterozoïcum. Eén ijstijd begon kort na het begin van het eon. Er waren er minstens vier tijdens het Neoproterozoïcum, met als hoogtepunt de "Sneeuwbalaarde" van de Varangische ijstijd. ^{p320; 325}

De opbouw van zuurstof

De Grote Oxygenatie was een van de belangrijkste gebeurtenissen in het Proterozoïcum. Hoewel zuurstof ongetwijfeld al in het Archeozoïcum door fotosynthese vrijkwam, kon het zich pas in belangrijke mate opbouwen als de chemische putten - niet-geoxideerde zwavel en ijzer - waren gevuld; tot ruwweg 2,3 miljard jaar geleden bedroeg de zuurstof waarschijnlijk slechts 1 tot 2% van het huidige niveau.(Stanley, 323) De ijzerformaties, die het grootste deel van het ijzererts in de wereld leveren, waren ook een belangrijke chemische put; de meeste accumulatie stopte na 1,9 miljard jaar geleden, hetzij door een toename van de zuurstof, hetzij door een grondigere menging van de oceanische waterkolom. ^p324

Rode bedden, die gekleurd zijn door hematiet, wijzen op een toename van zuurstof in de atmosfeer na 2 miljard jaar geleden; ze worden niet gevonden in oudere gesteenten.(Stanley, 324) De toename van zuurstof was waarschijnlijk te wijten aan twee factoren: een opvulling van de chemische putten, en een toename van koolstofbegraving, waardoor organische verbindingen werden opgeslagen die anders door de atmosfeer zouden zijn geoxideerd. ^p325

Proterozoïsch leven

Het eerste geavanceerde eencellige en meercellige leven valt ongeveer samen met de zuurstofaccumulatie; dit kan het gevolg zijn van een toename van de geoxideerde nitraten die eukaryoten gebruiken, in tegenstelling tot cyanobacteriën.(Stanley, 325) Het was ook tijdens het Proterozoïcum dat de eerste symbiotische relatie tussen mitochondriën (voor dieren en protisten) en chloroplasten (voor planten) en hun gastheren evolueerde. ^p321-2

Eukaryoten zoals acritarchen bloeiden op, evenals cyanobacteriën; in feite bereikten stromatolieten hun grootste overvloed en diversiteit tijdens het Proterozoïcum, met een piek ruwweg 1,2 miljard jaar geleden. ^321-3

Klassiek werd de grens tussen het Proterozoïcum en het Paleozoïcum bepaald aan de basis van het Cambrium, toen de eerste fossielen van dieren bekend als trilobieten verschenen. In de tweede helft van de 20e eeuw is een aantal fossiele vormen gevonden in gesteenten uit het Proterozoïcum, maar de grens van het Proterozoïcum ligt nog steeds bij de basis van het Cambrium - momenteel geplaatst op 542 Ma.

Paleozoïcum

Het Paleozoïcum bestrijkt de tijd vanaf het eerste verschijnen van overvloedige fossielen met harde schalen tot het moment waarop de continenten gedomineerd begonnen te worden door grote, relatief geavanceerde reptielen en relatief moderne planten.

De bovenste (jongste) grens wordt gelegd bij een grote uitsterving 250 miljoen jaar later, bekend als de Permisch-Trias uitsterving. De moderne praktijk legt de oudere grens bij de eerste verschijning van een kenmerkend sporenfossiel, Phycodes pedum genaamd.

Geologisch gezien begint het Paleozoïcum kort na het uiteenvallen van een supercontinent genaamd Rodinia en aan het einde van een wereldwijde ijstijd (Sneeuwbalaarde). Gedurende het hele vroege Paleozoïcum was de landmassa van de aarde verdeeld in een groot aantal relatief kleine continenten. Tegen het einde van het tijdperk kwamen de continenten samen in een supercontinent, Pangaea genaamd, dat het grootste deel van het landoppervlak van de aarde omvatte.

Aan het begin van het tijdperk was het leven beperkt tot bacteriën, algen, sponzen en een verscheidenheid aan enigszins raadselachtige vormen die gezamenlijk bekend staan als de Ediacaran-fauna. Een groot aantal lichaamsvormen verscheen bijna gelijktijdig aan het begin van het tijdperk - een fenomeen dat bekend staat als de Cambrische explosie.

Er zijn aanwijzingen dat eenvoudig leven al aan het begin van het Paleozoïcum het land binnendrong, maar belangrijke planten en dieren kwamen pas in het Siluur op het land en floreerden pas in het Devoon. Hoewel aan het begin van het Paleozoïcum primitieve gewervelde dieren bekend zijn, werden de dierlijke vormen tot het midden van het Paleozoïcum gedomineerd door ongewervelde dieren. Vispopulaties explodeerden in het Devoon. Tijdens het late Paleozoïcum floreerden grote bossen primitieve planten op het land, die de grote steenkoollagen van Europa en oostelijk Noord-Amerika vormden. Tegen het einde van het tijdperk hadden de eerste grote, geavanceerde reptielen en de eerste moderne planten (naaldbomen) zich ontwikkeld.

Mesozoïcum

Het Mesozoïcum bestrijkt de tijd waarin het leven werd gedomineerd door grote geavanceerde reptielen. De onderste (oudste) grens ligt bij de P/Tr-uitsterving. De bovenste (jongste) grens ligt bij de K/T-uitsterving.

Geologisch gezien begint het Mesozoïcum met bijna al het land op aarde verzameld in een supercontinent genaamd Pangaea. Tijdens het tijdperk splitste Pangaea zich in het noordelijke continent Laurasia en het zuidelijke continent Gondwana. Laurasia splitste zich vervolgens in Noord-Amerika en Eurazië. Gondwana viel geleidelijk uiteen in continenten: Zuid-Amerika, Afrika, Madagaskar, India, Australië en Antarctica.

Het Mesozoïcum staat bekend als het tijdperk van de dinosauriërs. Er ontstonden ook vroege vogels en zoogdieren en later bloeiende planten (angiospermen). Aan het eind van het Mesozoïcum waren alle belangrijke lichaamsvormen van het moderne leven aanwezig, hoewel in sommige gevallen - met name de zoogdieren - de vormen die aan het eind van het Krijt bestonden, relatief primitief waren.

Cenozoïcum

Het Cenozoïcum is het tijdperk van de zoogdieren. Tijdens het Cenozoïcum evolueerden zoogdieren van enkele kleine, eenvoudige, algemene vormen tot een gevarieerde verzameling land-, zee- en vliegende dieren. Ook bloeiende planten en vogels evolueerden aanzienlijk in het Cenozoïcum.

Geologisch gezien is het Cenozoïcum het tijdperk waarin de continenten hun huidige positie innamen. Afrika en Australazië splitsten zich af van Gondwana om naar het noorden te drijven, en India botste met Zuidoost-Azië; Antarctica schoof op naar zijn huidige positie boven de Zuidpool; de Atlantische Oceaan werd breder en, laat in het tijdperk, kwam Zuid-Amerika vast te zitten aan Noord-Amerika.