Iklim Purba
Evolusi atmosfer dan lautan
Selama jangka waktu prakambrian yang panjang, kondisi iklim Bumi berubah secara signifikan. Bukti ini dapat dilihat pada catatan sedimen, yang mendokumentasikan perubahan yang cukup besar dalam komposisi atmosfer dan lautan dari waktu ke waktu.
Oksigenasi atmosfer
Bumi hampir pasti memiliki atmosfer yang berkurang sebelum 2,5 miliar tahun yang lalu. Radiasi matahari yang dihasilkan senyawa organik dari mengurangi gas-gas metana (CH 4) dan amonia (NH 3). Mineral uraninite (UO 2) dan pirit (FeS 2) mudah hancur dalam atmosfer pengoksidasi; konfirmasi pengurangan atmosfer disediakan oleh butiran mineral yang tidak dioksidasi dalam sedimen berumur 3,0 miliar tahun. Namun, kehadiran banyak jenis mikrofosil berfilamen bertanggal 3,45 miliar tahun yang lalu di kawasan Pilbara menunjukkan bahwa fotosintesis telah mulai melepaskan oksigen ke atmosfer pada saat itu. Kehadiran molekul fosil di dinding sel ganggang biru-hijau (cyanobacteria) yang berusia 2,5 miliar tahun menetapkan keberadaan organisme penghasil oksigen langka pada periode itu.
Lautan Arkean Eon (4,0 hingga 2,5 miliar tahun yang lalu) mengandung banyak besi turunan vulkanik (Fe 2+), yang disimpan sebagai hematit (Fe 2 O 3) di BIFs. Oksigen yang menggabungkan besi besi disediakan sebagai produk limbah metabolisme cyanobacterial. Ledakan besar dalam deposisi BIFs dari 3,1 miliar menjadi 2,5 miliar tahun lalu — memuncak sekitar 2,7 miliar tahun lalu — membersihkan samudera besi besi. Ini memungkinkan tingkat oksigen atmosfer meningkat secara berarti. Pada saat kemunculan eukariota yang meluas pada 1,8 miliar tahun yang lalu, konsentrasi oksigen telah meningkat hingga 10 persen dari tingkat atmosfer saat ini (PAL). Konsentrasi yang relatif tinggi ini cukup untuk pelapukan oksidatif, sebagaimana dibuktikan oleh tanah fosil yang kaya hematit (paleosol) dan lapisan merah (batupasir dengan butiran kuarsa berlapis hematit). Puncak utama kedua, yang menaikkan kadar oksigen atmosfer menjadi 50 persen PAL, dicapai 600 juta tahun yang lalu. Itu dilambangkan dengan penampilan pertama kehidupan hewan (metazoa) yang membutuhkan oksigen yang cukup untuk produksi kolagen dan pembentukan kerangka berikutnya. Selanjutnya, di stratosfer selama Prakambrium, oksigen bebas mulai membentuk lapisan ozon (O 3), yang saat ini bertindak sebagai perisai pelindung terhadap sinar ultraviolet Matahari.
Pengembangan samudera
Asal usul lautan Bumi terjadi lebih awal dari pada batuan sedimen tertua. Sedimen berusia 3,85 miliar tahun di Isua di Greenland bagian barat mengandung BIF yang disimpan dalam air. Sedimen ini, yang meliputi butiran zirkon detrital terkelupas yang mengindikasikan transportasi air, diselingi dengan lava basaltik dengan struktur bantal yang terbentuk ketika lava diekstrusi di bawah air. Stabilitas air cair (yaitu keberadaannya yang terus-menerus di Bumi) menyiratkan bahwa suhu air laut permukaan sama dengan suhu saat ini.
Perbedaan dalam komposisi kimia batuan sedimen Archean dan Proterozoikum menunjukkan dua mekanisme berbeda untuk mengendalikan komposisi air laut antara dua kalpa prekambrian. Selama Archean, komposisi air laut terutama dipengaruhi oleh pemompaan air melalui kerak samudera basaltik, seperti yang terjadi saat ini di pusat penyebaran samudera. Sebaliknya, selama Proterozoikum, faktor pengendali adalah debit sungai dari margin kontinental yang stabil, yang pertama kali dikembangkan setelah 2,5 miliar tahun yang lalu. Lautan saat ini mempertahankan tingkat salinitasnya dengan keseimbangan antara garam yang dihasilkan oleh limpasan air tawar dari benua dan endapan mineral dari air laut.
Kondisi iklim
Faktor utama yang mengendalikan iklim selama Prakambrium adalah pengaturan tektonik benua. Pada masa pembentukan benua super (2,5 miliar, 2,1 hingga 1,8 miliar, dan 1,0 miliar hingga 900 juta tahun yang lalu), jumlah total gunung berapi terbatas; ada beberapa busur pulau (rantai pulau yang panjang dan melengkung yang terkait dengan aktivitas vulkanik dan seismik yang intens), dan panjang keseluruhan bubungan samudera relatif pendek. Kekurangan relatif gunung berapi ini menghasilkan rendahnya emisi karbon dioksida gas rumah kaca (CO 2). Ini berkontribusi pada suhu permukaan rendah dan gletser luas. Sebaliknya, pada saat perpecahan benua, yang menyebabkan tingkat maksimum penyebaran dan subduksi dasar laut (2,3 hingga 1,8 miliar, 1,7 hingga 1,2 miliar, dan 800 hingga 500 juta tahun lalu), terdapat emisi CO 2 yang tinggi dari berbagai gunung berapi. di punggungan samudera dan busur pulau. Efek rumah kaca atmosfer meningkat, menghangatkan permukaan bumi, dan glasiasi tidak ada. Kondisi-kondisi terakhir ini juga berlaku pada Eon Arkean sebelum pembentukan benua.
Suhu dan curah hujan
Penemuan sedimen laut berusia 3,85 miliar tahun dan lava bantal di Greenland menunjukkan adanya air cair dan menyiratkan suhu permukaan di atas 0 ° C (32 ° F) selama bagian awal waktu Prakambrium. Kehadiran stromatolit berusia 3,5 miliar tahun di Australia menunjukkan suhu permukaan sekitar 7 ° C (45 ° F). Kondisi rumah kaca yang ekstrem di Archean disebabkan oleh peningkatan kadar karbon dioksida di atmosfer akibat vulkanisme yang kuat (efusi lava dari celah bawah laut) menjaga suhu permukaan cukup tinggi untuk evolusi kehidupan. Mereka menangkal luminositas matahari yang berkurang (laju output energi total dari Matahari), yang berkisar antara 70 hingga 80 persen dari nilai saat ini. Tanpa kondisi rumah kaca yang ekstrim ini, air cair tidak akan terjadi di permukaan bumi.
Sebaliknya, bukti langsung curah hujan dalam catatan geologis sangat sulit ditemukan. Beberapa bukti terbatas telah diberikan oleh lubang hujan yang terpelihara dengan baik di bebatuan berumur 1,8 miliar tahun di Greenland barat daya.
