الدهر الجهنمي

التسمية

اشتق الاسم اللاتيني (Hadean) للدهر الجهنمي من الأسطورة اليونانية هاديس (Hades) ملك العالم السفلي، إشارة إلى حالة الأرض "الجهنمية" في ذلك الوقت. وقد صاغ هذا المصطلح الجيولوجي بريستون كلود  في عام 1972 لتسمية الفترة التي سبقت أقدم الصخور المعروفة على الأرض. 
وقد صاغ والتر بريان هارلاند  في وقت لاحق مصطلح مرادف : "عصر البريسكوي" أو "العصر العتيق" (باللاتينية: Priscoan period)، وتسمية أخرى أطلقت على هذا الدهر وهي ما قبل السحيق (باللاتينية: Pre-Archean).

تشكل النظام الشمسي

يعتبر النموذج القياسي لتشكل النظام الشمسي (بما فيها الأرض) هي فرضية السديم الشمسي. وفي هذا النموذج، تشكل النظام الشمسي من سحابة كبيرة دوارة مكونة من غبار النجوم وغاز يسمى السديم الشمسي، كان يتكون من الهيدروجين والهيليوم نشأ بعد فترة وجيزة من الانفجار العظيم قبل 13.8 مليار سنة ومن عناصر أثقل قد تم طردها بواسطة المستعر الأعظم. وقبل حوالي 4.5 مليار سنة، بدأ السديم بالانكماش ربما بسبب موجة صادمة من مستعر أعظم آخر قريب جعلت من السديم أن يدور. وبدأت بالتسارع، وقد أدى به كل من الزخم الزاوي، والجاذبية، والقصور الذاتي بالانبساط ليتشكل ويصبح قرص كوكبي أولي متعامد مع محور دورانه. وقد أدت الاضطرابات الصغيرة الناتجة عن الاصطدامات والزخم الزاوي للحطام الكبير الآخر من جعل الكواكب الأولية التي يقدر حجمها بالكيلومتر أن تدور في مركز السديم.
يقل الزخم الزاوي في مركز السديم، وبالتالي فإنه ينهار بسرعة، ويزيد الضغط من درجة حرارته حتى يبدأ الاندماج النووي للهيدروجين في الهيليوم. وبعد المزيد من الانكماش، يشتعل نجم تي الثور ويتطور إلى الشمس. وفي نفس الوقت، تسبب جاذبية الجزء الخارجي من السديم في انحصار المادة حول اضطرابات الكثافة وجزيئات غبار، وتبدأ بقية القرص الكوكبي بالتفكك إلى حلقات. وفي عملية تعرف باسم التنامي الهارب، وتتجمع شظايا الغبار والحطام معا لتشكل الكواكب. وعلى هذا النحو تشكلت الأرض منذ حوالي 4.54 مليارات سنة (مع شكوك بنسبة 1%) وتم اكتمالها خلال 10-20 مليون سنة. وأزالت الرياح الشمسية لنجم تي الثور الحديث معظم المواد الموجودة في القرص التي لم تتكاثف إلى أجسام كبيرة. ومن المتوقع أن ينتج من نفس العملية أقراص تراكمية حول كل النجوم التي تشكلت حديثا في الكون، وبعضها ينتج كواكب. نمت الأرض البدائية بالتراكم حتى اصبح باطنه ساخنا بما يكفي لإذابة المعادن المحبة للحديد (siderophile) الثقيلة، وتملك كثافة أعلى من السيليكات، مما يجعل هذه المعادن أن تنغمر لباطن الأرض. اطلق على هذه العملية كارثة الحديد التي أدت إلى فصل الوشاح البدائي والنواة (المعدنية) بعد 10 ملايين سنة فقط من بدء تكوين الأرض، أنتج بنية أرضية طبقية وتشكيل مجال مغناطيسي للأرض. كان "جي اي جاكوبس" أول من اقترح أن اللب الداخلي -المركز الصلب يتميز عن اللب الخارجي السائل- يتجمد وينمو للب الخارجي السائل بسبب البرودة التدريجية لباطن الأرض (حوالي 100 درجة مئوية لكل مليار سنة.)

الصخور

في العقود الأخيرة من القرن العشرين، اكتشف الجيولوجيون عدد قليل من صخور الدهر الجهنمي في غرب جرينلاند، وشمال غرب كندا، وكذلك في أستراليا الغربية. وفي عام 2015، تم العثور على آثار لمعادن الكربون تبين أنها "لبقايا حيوية" في صخور عمرها 4.1 مليار سنة في أستراليا الغربية.
وجدت بلورات زركون محاطة برصيص حجر رملي متحول يعود تاريخها إلى 4.404 ± 0.008 مليار سنة مضت، وهي تمثل أقدم بلورات مؤرخة. وقد عثر عليها العلماء في مرتفعات جاك عند "حوض نارير جنيس" الواقعة في أستراليا الغربية.. ويعد هذا الزركون ضئيل جدا وهو أقدم ما تم تأريخه، قبل 4.35 مليار سنة، أي حوالي 200 مليون سنة بعد الوقت المفترض لتشكل الأرض.
وفي عدة مناطق أخرى، تشير الصخور الدخيلة لزركون الدهر الجهنمي الموجود في الصخور الحديثة إلى أنها قد تشكلت داخل أراضٍ قديمة واندمجت مع بعض المواد القديمة. كما حدث في درع غيانا من تشكل إيووكراما جنوب غيانا حيث تم تأريخ الزركون في 4.22 مليار سنة مضت.

الغلاف الجوي والمحيطات

قد تكون المواد التي شكلت الأرض تحتوي على كمية كبيرة من الماء. وقد تحررت جزيئات الماء من جاذبية الأرض بسهولة أكبر عندما كانت كثافتها أقل خلال تكوينها. من المتوقع تحرر الهيدروجين والهيليوم بشكل مستمر (حتى يومنا هذا) بسبب الهروب من الغلاف الجوي. وجزء من الكوكب القديم يفترض أنه تمزق بسبب الاصطدام الذي خلق القمر، وسبب في ذوبان منطقة أو منطقتين كبيرتين من الأرض. تبين التركيبة الحالية للأرض إلى أنه لم يكن هناك انصهار كامل لأنه من الصعب إذابة ومزج الكتل الصخرية الضخمة. وبالتالي يجب أن يتبخر جزء من المواد بسبب هذا الاصطدام، وخلق غلاف جوي من بخار الصخور حول الكوكب الحديث. وسيتكيف بخار الصخور في غضون ألفي عام، تاركا وراءه مواد متطايرة ساخنة قد ينتج عنها غلاف جوي ثقيل من ثاني أكسيد الكربون مع بخار الهيدروجين والماء. ووجود محيطات مائية سائلة بالرغم من ارتفاع درجة حرارة السطح (230 درجة مئوية)، لأن الماء يضل سائلا عندما يكون ضغط الغلاف الجوي فوق 27 جو بسبب الغلاف الجوي الثقيل من ثاني أكسيد الكربون. ومع استمرار البرودة، أدى انجراف وانحلال مياه المحيطات إلى إزالة معظم ثاني أوكسيد الكربون من الغلاف الجوي، ولكن المستويات قد تذبذبت بشكل حاد مع ظهور دورات جديدة من الأسطح والدثار.
لقد بينت دراسات أجريت على الزركون أن الماء السائل كان موجودا منذ زمن بعيد قبل 4.4 مليارات سنة، أي بعد تشكل الأرض بزمن قليل، وهذا يتطلب وجود غلاف جوي. ونظرية الأرض الباردة المبكرة تغطي فترة تقريبا من 4.4 إلى حوالي 4.1 مليار سنة مضت.
وأجريت دراسة في سبتمبر 2008 عن الزركون بينت أن صخور الدهر الجهنمي الأسترالية تحمل معادن تشير إلى وجود صفائح تكتونية قديمة أي قبل 4 مليارات سنة تقريبا. وإذا كان هذا صحيحا، فهذا هو الوقت الذي انتهت فيه الأرض من الانتقال من وجود سطح ساخن منصهر وغلاف جوي مليء بشكل كامل بثاني أكسيد الكربون، لتصبح شبيهة جدا بما هي عليه اليوم، يمكن أن تؤرخ بشكل تقريبي إلى 4 مليارات سنة مضت. ساعد تحرك الصفائح التكتونية والمحيطات بحصر كميات هائلة من ثاني أكسيد الكربون، الذي بدوره قلل من تأثير الاحتباس الحراري وأدى إلى برودة السطح بكثير وتشكل الصخور الصلبة، وربما حتى الحياة.