บรมยุคเฮเดียน

"เฮเดียน" (มาจาก เฮดีส เทพผู้ครองใต้พิภพของกรีกและผู้เป็นใต้พิภพ) อธิบายถึงภาพดั่งนรกทั่วไปบนโลก โดยเมื่อครั้งโลกเพิ่งก่อตัวขึ้นและยังคงร้อนมากจากการพอกพูนมวลขณะนั้น อุดมไปด้วยธาตุกัมมันตรังสีคาบสั้น และมีการชนกันบ่อยครั้งกับวัตถุในระบบสุริยะอื่น

เนื่องจากร่องรอยทางธรณีวิทยาของบรมยุคนี้ที่หลงเหลืออยู่เพียงเล็กน้อยบนโลก จึงไม่มีการแบ่งย่อยอย่างเป็นทางการ อย่างไรก็ตาม ธรณีกาลของดวงจันทร์มีการแบ่งหลัก ๆ ที่เกี่ยวข้องและสามารถนำมาใช้กับบรมยุคเฮเดียนได้ ดังนั้นจึงได้มีการนำมาใช้ในลักษณะที่ไม่เป็นทางการเพื่ออ้างอิงถึงช่วงเวลาเดียวกันบนโลกในบางครั้ง

โดยการแบ่งทางธรณีวิทยาของดวงจันทร์ ได้แก่

• ยุคพรีเนคเทเรียน เริ่มต้นตั้งแต่การกำเนิดเปลือกดวงของดวงจันทร์ (4,533 ล้านปีก่อน) จนถึง 3,920 ล้านปีก่อน
• ยุคเนคเทเรียน มีช่วงอยู่ระหว่าง 3,920 ล้านปีก่อนถึง 3,850 ล้านปีก่อน ในช่วงเวลาที่มีการระดมชนหนักครั้งหลังตามทฤษฎี

ในปี 2553 มีการนำเสนอชื่อเรียกกาลทางเลือก โดยเพิ่ม มหายุคคาออสเทียน (Chaotian era) และบรมยุคเพรเนเฟลีน (Prenephelean eons) มาก่อนบรมยุคเฮเดียน และแบ่งบรมยุคเฮเดียนออกเป็นสามมหายุคกับอีกสองยุคของแต่ละมหายุค ได้แก่ มหายุคพาลีโอเฮเดียน (Paleohadean) ประกอบด้วย ยุคเฮฟาเอสเดียน (Hephaestean) 4.5–4.4 พันล้านปีก่อน และยุคจาโคเบียน (Jacobian) 4.4–4.3 พันล้านปีก่อน มหายุคมีโซเฮเดียน (Mesohadean) ประกอบด้วย ยุคแคเนเดียน (Canadian) 4.3–4.2 พันล้านปีก่อน และยุคโพรคัสเตียน (Procrustean) 4.2–4.1 พันล้านปีก่อน และมหายุคนีโอเฮเดียน (Neohadean) ประกอบด้วย ยุคอาคัสตัน (Acastan) 4.1–4.0 พันล้านปีก่อน และยุคโพรมีเทียน (Promethean) 4.0–3.9 พันล้านปีก่อน^[8] โดย ณ เดือนพฤษภาคม 2564 การแบ่งนี้ไม่ถูกยอมรับโดยสหพันธ์ธรณีวิทยาสากล^[9]

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 นักธรณีวิทยาสามารถระบุหินในบรมยุคเฮเดียนได้สองถึงสามก้อนจากภาคตะวันตกของกรีนแลนด์ ภาคตะวันตกเฉียงเหนือของประเทศแคนาดา และรัฐเวสเทิร์นออสเตรเลีย ในปี 2558 มีการพบร่องรอยของแร่คาร์บอนซึ่งสามารถตีความได้ว่าเป็น "ร่องรอยของสิ่งมีชีวิต" ซึ่งพบในหินอายุ 4.1 พันล้านปีในรัฐเวสเทิร์นออสเตรเลีย^[10][11]

ผลึกเพทายอายุเก่าแก่ที่สุด นั้นถูกพบอยู่ล้อมรอบด้วยหินกรวดมนทรายแปรสภาพในเทือกเขาแจ็กฮิลส์ของนาร์เยอร์ไนส์เทอร์เรนของรัฐเวสเทิร์นออสเตรเลีย อายุประมาณ 4.404 ± 0.008 พันล้านปีก่อน^[12] โดยเพทายนี้มีค่าผิดปกติเล็กน้อย โดยเพทายที่มีอายุเก่าแก่ที่สุดที่สอดคล้องจะตกลงมาใกล้กับ 4.35 พันล้านปีก่อน^[12] หรือประมาณ 200 ล้านปีหลังสมมติฐานกำเนิดโลก

ในหลายพื้นที่ ซีโรไลท์ (หรือซากพืชหรือสัตว์) เพทายบรมยุคเฮเดียนที่ถูกล้อมรอบด้วยหินที่เก่ากว่านั้น บ่งชี้ว่าหินที่มีอายุน้อยกว่านั้นได้ก่อตัวขึ้นบนภูมิประเทศนั้น และรวมเอาวัสดุบางอย่างที่เก่าแก่กว่าบางส่วนเอาไว้ ตัวอย่างหนึ่งซึ่งเกิดขึ้นในเกียนาชีลด์จากการก่อกำเนิดอีโวกรามาของภาคใต้ของประเทศกายอานา ซึ่งแกนเพทายนั้นมีอายุ 4.22 พันล้านปี^[13]

ปริมาณน้ำที่มากพอจะอยู่ในวัสดุที่จะก่อตัวเป็นโลก^[14] โดยโมเลกุลของน้ำจะหลบหนีออกจากแรงโน้มถ่วงของโลกได้ง่ายขึ้นเนื่องจากมวลที่มีน้อยในระหว่างการก่อตัว โดยไฮโดรเจนและฮีเลียมคาดว่าจะมีการหลบหนีออกไปอย่างต่อเนื่อง (แม้กระทั่งปัจจุบัน) เนื่องจากการหลบหนีของชั้นบรรยากาศ

ส่วนหนี่งของเรื่องดาวเคราะห์โบราณมีทฤษฎีว่า ชั้นบรรยากาศนั้นถูกรบกวนโดยการชนที่สร้างดวงจันทร์ ซึ่งน่าจะทำให้เกิดการละลายของพื้นที่ขนาดใหญ่หนึ่งหรือสองแห่งบนโลก องค์ประกอบปัจจุบันของโลกนั้นแสดงให้เห็นได้ว่าโลกไม่ได้ถูกหลอมใหม่ทั้งหมด เนื่องจากการละลายจนหมดและผสมมวลหินขนาดใหญ่เข้าด้วยกันเป็นเรื่องยาก^[15] อย่างไรก็ตาม วัสดุบางส่วนควรถูกทำให้ระเหยด้วยผลกระทบนี้ ทำให้เกิดชั้นบรรยากาศฟองเกิดจากไอน้ำมัน (rock vapor atmosphere) รอบดาวเคราะห์อายุน้อย ซึ่งฟองเกิดจากไอน้ำมันจะควบแน่นภายในระยะเวลาสองพันปี และทิ้งสารระเหยร้อนซึ่งอาจทำให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์หนักในชั้นบรรยากาศพร้อมด้วยไฮโดรเจนและไอน้ำ น้ำซึ่งเป็นของเหลวในมหาสมุทรจะยังคงปรากฏอยู่ แม้ว่าอุณหภูมิพื้นผิวจะสูงถึง 230 องศาเซลเซียสก็ตาม เนื่องจากความกดอากาศของชั้นยรรยากาศที่สูงกว่า 27 atm ซึ่งเกิดจากคาร์บอนไดออกไซด์หนักในชั้นบรรยากาศ น้ำจึงยังเป็นของเหลวอยู่ ในขณะที่การเย็นตัวลงของโลกจะยังคงเกิดขึ้นต่อไป การตกตะกอนและการละลายในน้ำในมหาสมุทรจะกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ส่วนใหญ่ออกจากชั้นบรรยากาศ แต่จะเกิดระดับความแปรปรวนอย่างรุนแรงขึ้นเมื่อพื้นผิวใหม่และวัฏจักรเนื้อโลกปรากฏขึ้น^[16]

การศึกษาเพทายพบว่าน้ำที่เป็นของเหลวนั้นจะต้องมีอยู่มานานแล้วกว่า 4.4 พันล้านปีก่อน ไม่นานหลังจากการก่อตัวขึ้นของโลก^[17] ซึ่งลักษณะนี้จำเป็นต้องมีชั้นบรรยากาศอย่างในปัจจุบัน โดยทฤษฎีการเย็นตัวของโลกช่วงต้นครอบคลุมช่วงตั้งแต่ 4.4 ถึงประมาณ 4.1 พันล้านปีก่อน

การศึกษาเพทายในเดือนกันยายน 2551 พบว่า หินในบรมยุคเฮเดียนจากประเทศออสเตรเลียนั้นมีแร่ซึ่งชี้ให้เห็นถึงการมีอยู่ของการแปรสัณฐานธรณีเมื่อ 4 พันล้านปีก่อน (ประมาณ 600 ล้านปีหลังจากการก่อตัวของโลก)^[18][19] หากข้อมูลนี้เป็นจริง เมื่อโลกก่อตัวขึ้นเสร็จ การเปลี่ยนผ่านจากพื้นผิวหลอมเหลวร้อนและบรรยากาศที่เต็มไปด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ มาเป็นแบบอย่างในทุกวันนี้ อาจมีอายุประมาณ 4.0 พันล้านปีก่อน การกระทำของการแปรสัณฐานธรณีและมหาสมุทรนั้นจะดักคาร์บอนไดออกไซด์ไว้เป็นจำนวนมหาศาล ซึ่งช่วยลดปรากฏการณ์เรือนกระจกลงและทำให้อุณหภูมิพื้นผิวเย็นลงและมีการก่อตัวของหินแข็งขึ้น และอาจถึงขนาดทำให้เกิดสิ่งมีชีวิตขึ้น^[18][19]