Archaikum (prahory)
Archaikum trvalo dlouhých 1,5 miliardy let. Datuje se do doby před 4,0 až 2,5 miliardami let (Ga) a mezi nejdůležitější události patří vznik oceánů a následný výskyt bakterií a sinic. Z archaika (prahor) také pochází první bezpečné doklady o existenci atmosféry a hydrosféry. Na konci archaika začala utvářet jádra dnešních kontinentů tzv. kratony. Klima bylo po celou dobu velmi horké a vlhké.
Název archaikum zavedl v roce 1872 americký geolog James Dwight Dana.
V literatuře se můžete setkat i se staršími názvy jako jsou: azoikum, archeozoikum nebo české označení "prahory".
Atmosféra v archaiku
Vlivem rozsáhlé sopečné činnosti vznikla před 3,9 miliardy let atmosféra, která byla složená hlavně z vodní páry (70-80%), dusíku a oxidu uhličitého. V menším množství obsahovala i oxid siřičitý, oxid uhelnatý, methan, amoniak, vodík, kyselinu chlorovodíkovou a jiné plyny. Před 3,9 až 3,8 miliardy let ustalo rozsáhlé bombardování planety, což umožnilo další ochlazení a zkondenzování vody v mracích.
Na pomalu chladnoucím povrchu Země se pozvolna začala vyvíjet prvotní zemská kůra, která byla křehká a neustále ji narušovala silná zemětřesení a vulkanická činnost. Typově měla nejblíže k dnešnímu typu kůry oceánské.
Nejstarší zbytky kontinentální kůry byly objeveny v oblasti Yellowknife na severozápadě Kanady, v teritoriu Northwest Territories. Geologické analýzy ukázaly, že tyto horniny mají stáří přibližně 3,96 miliardy let a jsou tedy jedny z nejstarších dochovaných pozůstatků původní kontinentální kůry na naší planetě.
Další významná naleziště prastarých hornin se nacházejí v různých částech světa. V oblasti Isua v Grónsku byly identifikovány tonalitické ruly, jejichž stáří se odhaduje na 3,8 miliardy let. Tyto horniny jsou mimořádně cenné nejen kvůli svému stáří, ale i proto, že obsahují možné stopy raného života na Zemi. Podobně staré horniny, tvořené převážně felsickou kůrou, byly objeveny také v Enderby Land v Antarktidě, kde jejich stáří dosahuje přibližně 3,9 miliardy let. Další významná lokalita se nachází v oblasti Limpopo v jižní Africe, kde byly nalezeny horniny s odhadovaným stářím 3,8 miliardy let.
Voda, která se objevila na zemském povrchu, začala postupně formovat krajinu a ovlivňovat její ráz. V oceánech se ukládaly první vrstvy sedimentů, zatímco mořská voda byla obohacována o rozpuštěné soli. Země však zůstávala neklidným místem – v jejích hlubinách se přesouvaly ohromné masy roztavených hornin a vysoké tlaky způsobovaly posuny pevninských ker. Tyto procesy vedly k častým zemětřesením a sopečným erupcím, které dále přetvářely povrch planety.
K nahromadění dostatečného množství vody, jež by vytvořilo oceány, došlo až během milionů až miliard let. Důkazy o velmi rané existenci vodního obalu na Zemi přinášejí nejstarší známé usazeniny nalezené v oblasti Isua v Grónsku. Jejich stáří bylo určeno na přibližně 3,8 miliardy let.
První fosilie. Kde je voda, je také život
Jak asi vznikl život jsme rozebírali v článku Hypotézy o vzniku života na Zemi. Jen připomenu, že otázka samotného vzniku zůstává dodnes nezodpovězena.
Teplota vody v oceánech byla zpočátku příliš vysoká, ale postupně klesala. První mikroskopické organismy byly tedy velmi odolné, neboť museli čelit vysoké radiaci, teplotě i koncentraci rozpuštěných solí. K dispozici měly také velmi málo kyslíku, a protože v této době neexistovala ochranná ozónová vrstva, museli se vyrovnat i s vysokou mírou ultrafialového záření. Nejstarší známé stopy života na Zemi byly objeveny v grafitové vrstvě staré 3,95 miliard let, nalezené v pásu páskovaných železných rud Isua v kanadském Labradoru, ale i v Grónsku. V současné době (2020) zatím není jasné které organismy grafit vyprodukovaly.
Nejstarší známé fosilie v pravém slova smyslu pocházejí z hornin skupiny Onverwacht v jižní Africe, jejichž stáří se odhaduje na 3,4 miliardy let. Tyto fosilizované útvary patří anaerobním bezjaderným mikroorganismům druhu Archaeosphaeroides barbertonensis. Jejich kulovitý tvar a jednoduchá buněčná struktura dokazují, že patřily mezi rané formy života na Zemi, které dokázaly přežívat v prostředí bez kyslíku.
Asi před 3,4 mld let se objevují v mělkomořském až pobřežním prostředí stromatolity, první makroskopické doklady existence života.
Na foto: stromatolit z Peru (13 x 7 x 5 cm; 476 g), naši nabídku stromatolitů naleznete v kategorii ostatních zkamenělin.
Stromatolity
Stromatolity jsou vrstvené sedimentární struktury, které vznikají postupným přirůstáním materiálu na povrchu dna. Ačkoli se často spojují s činností mikroorganismů, jejich přesná definice zůstává předmětem odborné diskuse. Někteří badatelé rozlišují biogenní, abiotické a dokonce hybridní stromatolity, což však naráží na odpor části vědecké komunity. Převládající názor je, že pojem stromatolit by měl být vyhrazen pouze pro biogenní formy, tedy ty, které vznikají díky působení mikroorganismů, především sinic.
Na foto: recentní stromatolity v zátoce Shark Bay, Austrálie. Autor: sharkbay.org
Jedním z hlavních problémů při studiu stromatolitů je důkaz jejich biogenního původu, zejména u fosilních nálezů. Podle Roberta Ridinga (2011) se někteří badatelé přiklánějí k morfologické definici stromatolitů právě proto, že potvrzení jejich biologického původu bývá obtížné. To platí zejména pro starší fosilní útvary, u nichž v 95 % případů panují pochybnosti o způsobu jejich vzniku. Přesto odborníci jako Stanley Awramik a Kathleen Greyová (2005) zdůrazňují nutnost udržet pojem stromatolit spojený s biogenními formami, aby nedošlo k jeho rozmělnění a zahrnutí jakýchkoli vrstvených sedimentárních struktur.
Dlouhou dobu se předpokládalo, že stromatolity se vyskytují již v prahorních sedimentech a slabě metamorfovaných horninách, tedy ve vrstvách starých 3,8 až 2,5 miliardy let. V posledních letech však některé z těchto nálezů podléhají revizi a jsou zpochybňovány. Přesto jsou za nejstarší dosud známé stromatolity považovány útvary z dresserského souvrství v západní Austrálii, jejichž stáří se odhaduje na 3,49 miliardy let.
Foto: Zbytky kolonií stromatolitů přežívají až dodnes, např. u pobřeží Austrálie (Žraločí zátoka - Hamelin Pool). Z lokality Hamelin Pool pochází i fotografie výše. Díky google street view si zátoku můžete prohlédnout online. Zdroj: Google Street View
Mikroorganismy, které se podílely na tvorbě stromatolitů, patřily mezi první fotosyntetizující organismy a měly pravděpodobně velkou zásluhu na obohacování atmosféry kyslíkem. Než se však jimi uvolňovaný kyslík mohl začít uvolňovat do atmosféry, nejprve v mořích rozpuštěný kyslík zreagoval s veškerým rozpuštěným dvojmocným železem, čímž vznikla současná ložiska železné rudy, např. právě v Austrálii.
Na foto: Páskovaná železná ruda ze Severní Ameriky, stará 2,1 miliardy let. Hmotnost asi 8,5 tuny. Národnímu muzeu geologie, Drážďany, Německo. Autor: André Karwath aka Aka
Jakmile se většina železa vysrážela a uložila ve formě páskovaných železných rud, mohl se kyslík začít ve větší míře hromadit ve vodě i v ovzduší.
Tento proces měl zásadní důsledky pro vývoj života. Se stoupající koncentrací kyslíku se v atmosféře vytvořila ochranná vrstva, která pohlcovala škodlivé ultrafialové záření. To umožnilo organismům bezpečněji se rozvíjet v mělkých vodách i na souši. Zároveň se kyslík stal vysoce efektivním zdrojem energie pro metabolické procesy, což podpořilo vznik a další evoluci složitějších mnohobuněčných organismů. Díky této revoluci v chemickém složení Země se otevřela cesta k rozmanitosti života, jak ho známe dnes.
Konec archaika
Na konci archaika vznikala jádra dnešních kontinentů tzv. kratony a vznik prvého jednotného superkontinentu je datován 2,7 Ga. Archaikum trvalo dlouhých 1,5 miliard let. Konec je nejčastěji datován na 2,5 miliardy let. Po archaiku následuje proterozoikum (starohory), které trvá dalších téměř 2 miliard let. Celkově prekambrium (hadaikum + archaikum + proterozoikum) zabírá období trvající 4,059 miliard let, což představuje asi 8/9 z celkové doby vývoje Země.