在原始地球是用来指我们的星球是什么在它的第一个1000万年前存在的术语。这个跨度涵盖了古永世(4,000–2,500 Ma)的Hadic Aeon(4,600–4,000 Ma)和Eoarchic时代(4,000–3,600 Ma)。在地质学中,缩写Ma(来自拉丁文,每年百万美元)表示距今已有数百万年的历史。
哈迪奇,古生代和元古代万世构成了前寒武纪,指的是寒武纪之前形成的岩石。前寒武纪的细分不是正式的地层单位,而是纯粹按时间顺序定义的。
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原始地球的形成
关于宇宙起源的最广泛接受的解释是宇宙大爆炸理论,根据该理论宇宙从初始体积等于零(所有物质瞬间集中在一个地方,称为“奇点”)扩展为达到137亿年前的巨大数量。
在456.7万年前,太阳系和早期地球形成时,宇宙已经存在了近90亿年。这个非常准确的估算是基于可以追溯到太阳系的陨石的放射性测年。
太阳是由星际介质气体区域的坍塌形成的。物质压缩是其高温的原因。气体和尘埃的旋转圆盘形成了一个原始的太阳星云,太阳系的组成部分从中诞生。
早期地球的形成可以用“行星形成的标准模型”来解释。
宇宙尘埃通过吸积碰撞过程而积累,首先是在小天体之间,然后是直径最大为4000公里的胚行星之间,最后是少数几个大行星体之间。
原始地球的条件
在漫长的历史中,早期地球的环境条件发生了巨大变化。
最初的条件,被认为是地狱,对所有形式的生命都是绝对敌对的。使所有陆地物质成为岩浆海洋一部分的温度,陨石,小行星和小行星的轰击以及太阳风带来的致命电离粒子的存在引人注目。
随后,原始地球冷却,使地壳,液态水,大气和理化条件的出现有利于第一种有机分子的出现,并最终有利于生命的起源和保存。
哈迪奇·永旺
Hadic Aeon的知识来自对少量陆地岩石样品(形成于4,031至4,0 Ma之间)的分析,并辅以基于对陨石和其他天体物质研究的推论。
地球形成后不久,已经存在于Hadic Aeon中,与火星大小的天体发生了最后一次巨大的增生碰撞。撞击的能量使地球的大部分融化或蒸发。
通过冷却并聚集蒸汽形成月球。残留在地球上的熔融物质形成了岩浆海洋。
由液态金属制成的地球核心来自深处的岩浆海。起源于地壳的熔融二氧化硅构成了该海洋的上层。这一阶段的巨大动力导致了核心,地幔,地壳,原始层和大气层的分化。
在4,568至4.4 Ma之间,地球对生命充满敌意。没有大洲或液态水,只有被陨石强烈轰炸的岩浆海洋。但是,在此期间,开始出现生命所必需的化学环境条件。
太古了
尽管没有微化石能证明这一点,但一般认为生命起源于哈迪奇永世和欧洲古典时代之间的某个过渡时期。
古代时代是地壳形成和破坏的时期。已知最古老的岩层位于格陵兰,距今38亿年前。瓦尔巴拉(Vaalbará)是地球上第一个超大陆,成立于36亿年前。
在3,950至3,870 Ma的Eoarchic时代,地球和月球遭受了强烈的陨石轰炸,结束了持续了4亿年的平静时期。月球陨石坑(直径约20公里的1,700枚;直径300-1200公里的15个)是这次轰炸的最明显结果。
在地球上,这种轰炸摧毁了地球的大部分外壳,并使海洋沸腾,杀死了所有生命,除了可能的某些细菌,可能是适应高温的极端微生物。陆地生命濒临灭绝。
益生元过程
在20世纪第二个十年中,俄罗斯生物化学家亚历山大·奥帕林(Aleksandr Oparin)提出,生命起源于原始地球这样的环境,它是通过化学演化过程产生的,该过程最初导致了简单有机分子的出现。
大气将由气体(水蒸气,氢气,氨气,甲烷)组成,这些气体会在紫外线的作用下分解成自由基。
这些自由基的重组将产生大量有机化合物,形成原始的肉汤,在该肉汤中,化学反应将产生能够复制的分子。
1957年,斯坦利·米勒(Stanley Miller)和哈罗德·乌里(Harold Urey)用装有热水和遭受电火花的欧帕林气体混合物的装置证明发生了化学反应。
该实验产生了存在于生物中的简单化合物,包括核酸碱基,氨基酸和糖。
在化学演化的下一步骤(也已通过实验重新创建)中,先前的化合物将结合在一起以形成聚合物,这些聚合物会聚集成原形生物。它们无法复制,但具有类似于活细胞的半透膜和可兴奋膜。
生命起源
原生物将通过获得繁殖的能力,并将其遗传信息传递给下一代,而转变为生物。
在实验室中,可以化学合成短RNA聚合物。存在于原生物中的聚合物中一定有RNA。
岩浆凝固后,开始形成原始地球的地壳,岩石的侵蚀过程产生了黏土。这种矿物质可以将短RNA聚合物吸附到其水合表面上,用作形成较大RNA分子的模板。
在实验室中,还显示出短RNA聚合物可以起酶的作用,催化它们自身的复制。这表明RNA分子可能已经在原生物中复制,最终可以起源于细胞,而无需酶。
原生生物的RNA分子中的随机变化(突变)会造成自然选择可能发生的变化。这将是进化过程的开始,该进化过程起源于地球上从原核生物到植物和脊椎动物的所有生命形式。
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