พรีแคมเบรียน

อภิมหาบรมยุคพรีแคมเบรียน (หรือ อักษรย่อ pꞒ) หรือ คริปโตโซอิก  เป็นส่วนแรกสุดของประวัติของโลก ซึ่งเกิดอยู่ก่อนหน้าบรมยุคฟาเนอโรโซอิก โดยอภิมหาบรมยุคนี้ได้ชื่อเช่นนี้เนื่องจากอยู่ก่อนหน้ายุคแคมเบรียน ซึ่งเป็นยุคแรกของบรมยุคฟาเนอโรโซอิก ซึ่งตั้งตามแคมเบรีย (Cambria) ซึ่งเป็นชื่อแบบละตินของเวลส์ ที่ซึ่งหินจากยุคนี้ถูกนำมาศึกษาเป็นครั้งแรก โดยอภิมหาบรมยุคพรีแคมเบรียนคิดเป็นประมาณร้อยละ 88 ของธรณีกาลของโลก
อภิมหาบรมยุคพรีแคมเบรียนเป็นหน่วยอย่างไม่เป็นทางการของธรณีกาล แบ่งออกเป็นสามบรมยุค ได้แก่ บรมยุคเฮเดียน บรมยุคอาร์เคียน และบรมยุคโพรเทอโรโซอิก ของธรณีกาล โดยช่วงของยุคนี้นั้นคือตั้งแต่กำเนิดโลกเมื่อ 4.6 พันล้านปีก่อนจนถึงเริ่มต้นยุคแคมเบรียนเมื่อประมาณ 541 ล้านปีก่อน เมื่อสัตว์เปลือกแข็งปรากฏขึ้นครั้งแรกอย่างแพร่หลาย
ภาพรวม.
อภิมหาบรมยุคพรีแคมเบรียนนั้นไม่ค่อยเป็นที่รู้จัก แม้ว่าจะกินเวลาของประวัติของโลกกว่าเจ็ดในแปด โดยสิ่งที่เกี่ยวกับยุคนี้ที่รู้จักกันดีส่วนใหญ่ถูกค้นพบตั้งแต่ช่วงคริสต์ทศวรรษที่ 1960 เป็นต้นมา สำหรับบันทึกซากดึกดำบรรพ์ของอภิมหาบรมยุคพรีแคมเบรียนนั้นแย่กว่าบรมยุคฟาเนอโรโซอิกที่อยู่ถัดขึ้นมา และซากดึกดำบรรพ์จากอภิมหาบรมยุคพรีแคมเบรียน (เช่น สโตรมาโตไลต์) นั้นสามารถใช้งานทางการลำดับชั้นหินตามชีวภาพได้อย่างจำกัด ทั้งนี้ เนื่องจากหินของอภิมหาบรมยุคพรีแคมเบรียนจำนวนมากนั้นถูกแปรสภาพอย่างหนักหน่วง โดยทำให้บดบังต้นกำเนิดของหินเหล่านั้น ขณะที่หินอื่น ๆ ถูกทำลายโดยการกร่อน หรือถูกฝังไว้อยู่ใต้ชั้นหินของบรมยุคฟาเนอโรโซอิก
มีแนวความคิดว่าโลกนั้นรวมตัวกันขึ้นจากวัตถุในวงโคจรรอบดวงอาทิตย์เมื่อประมาณ 4,543 ล้านปีก่อน และอาจถูกดาวเคราะห์อีกดวงนามว่า เทียอา ไม่นานนักหลังจากการก่อตัวพุ่งชน แยกวัตถุออกไปจากโลกไปกำเนิดเป็นดวงจันทร์ (ดู สมมุติฐานการชนครั้งใหญ่) ขณะที่เปลือกโลกที่เสถียรแล้วนั้นอยู่ที่ 4,433 ล้านปีก่อน เนื่องจากผลึกเพทายจากรัฐเวสเทิร์นออสเตรเลียถูกกำหนดได้ 4,404 ± 8 ล้านปีก่อน
คำว่า "พรีแคมเบรียน" ถูกใช้โดยนักธรณีวิทยาและนักบรรพชีวินวิทยาสำหรับการอภิปรายโดยทั่วไปที่ไม่ต้องการชื่อบรมยุคที่เจาะจง อย่างไรก็ตาม ทั้งสำนักงานสำรวจทางธรณีวิทยาแห่งสหรัฐ (USGS) และคณะกรรมมาธิการการลำดับชั้นหินสากล (ICS) ถือว่าคำนี้นั้นไม่เป็นทางการ เนื่องจากช่วงยุคที่อยู่ภายในพรีแคมเบรียนนั้นประกอบด้วยสามบรมยุค (ได้แก่ บรมยุคเฮเดียน บรมยุคอาร์เคียน และบรมยุคโพรเทอโรโซอิก) บางครั้งจึงถูกกล่าวถึงเป็น "อภิมหาบรมยุค" (supereon) แต่ศัพท์นี้ก็ถือว่าไม่เป็นทางด้วย เนื่องจากไม่ได้ถูกกำหนดไว้ในคู่มือการลำดับชั้นหินตามอายุกาลของคณะกรรมมาธิการการลำดับชั้นหินสากล
คำว่า อีโอโซอิก (Eozoic; มาจากคำว่า "eo-" หมายความว่า แรกสุด) นั้นเป็นคำพ้องกับคำว่า "พรี-แคมเบรียน" หรือโดยเจาะจงยิ่งขึ้น คือ "อาร์เคียน"
รูปแบบสิ่งมีชีวิต.
วันที่มีการกำเนิดชีวิตขึ้นนั้นยังไม่มีการกำหนดขึ้น โดยคาร์บอนที่ถูกพบในหินอายุ 3.8 พันล้านปี (บรมยุคอาร์เคียน) จากเกาะบริเวณนอกชายฝั่งด้านตะวันตกของกรีนแลนด์นั้นอาจเป็นจุดกำเนิดของอินทรีย์ นอกจากนี้ยังมีซากดึกดำบรรพ์ขนาดเล็กมากของแบคทีเรียอายุเก่ากว่า 3.46 พันล้านปีที่อยู่ในสภาพถูกเก็บรักษาไว้เป็นอย่างดีในรัฐเวสเทิร์นออสเตรเลีย โดยยังมีการค้นพบซากดึกดำบรรพ์ที่คาดว่าน่าจะมีอายุมากกว่า 100 ล้านปีในพื้นที่เดียนกันด้วย อย่างไรก็ตาม มีหลักฐานแสดงว่าสิ่งมีชีวิตนั้นสามารถวิวัฒนาการได้มามากกว่า 4.280 พันล้านปีก่อนแล้ว ซึ่งประวัติชีวิตของแบคทีเรียนั้นค่อนข้างชัดเจนในตลอดส่วนที่เหลือ (บรมยุคโพรเทอโรโซอิก) ของอภิมหาบรมยุคพรีแคมเบรียน
สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่มีความซับซ้อนอาจปรากฏขึ้นได้เร็วที่สุดถึง 2,100 ล้านปีก่อน อย่างไรก็ตาม การตีความซากดึกดำบรรพ์โบราณนั้นเป็นปัญหา และ "...คำจำกัดความบางประการของการมีหลายเซลล์ (multicellularity) นั้นครอบคลุมซึ่งทุกสิ่งตั้งแต่แบคทีเรียธรรมดาพื้นฐานไปจนถึงตัวแบดเจอร์" สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่ซับซ้อนที่เป็นไปได้อื่นในช่วงต้นนั้น ได้แก่ สาหร่ายสีแดงอายุ 2,450 ล้านปีจากคาบสมุทรโคลา สัญญาณบ่งชี้ถึงสิ่งมีชีวิตเนื้อสารอินทรีย์ (carbonaceous biosignatures) อายุ 1,650 ล้านปีจากตอนเหนือของประเทศจีน "ราฟาทาซเมีย"อายุ 1,600 ล้านปี และสาหร่ายสีแดง"แบงจิโอมาร์ฟา"อายุ 1,047 ล้านปีที่เป็นไปได้จากภูมิภาคอาร์คติกแคนาดา โดยซากดึกดำบรรพ์ที่เก่าแก่ที่สุดที่ได้รับการยอมรับกันอย่างกว้างขวาง ว่าเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่ซับซ้อนนั้นถูกกำหนดอายุในยุคอีดีแอคารัน และยังมีการพบลักษณะสิ่งมีชีวิตที่มีตัวอ่อนนุ่มหลากหลายในหลายสถานที่ทั่วโลก และมีอายุอยู่ระหว่าง 635 ถึง 542 ล้านปี โดยสิ่งเหล่านี้เรียกรวมว่า ชีวชาติยุคอีดีแอคารันหรือเวนเดียน ซึ่งสิ่งมีชีวิตมีเปลือกแข็งได้ปรากฏตัวขึ้นเมื่อสิ้นสุดช่วงกาลดังกล่าว ซึ่งนับเป็นจุดเริ่มต้นของบรมยุคฟาเนอโรโซอิก ในช่วงกลางของยุคถัดจากแคมเบรียน สัตวชาติต่าง ๆ ที่มีความหลากหลายนั้นถูกบันทึกอยู่ในหินดินดานเบอร์เจส รวมถึงบางประการซึ่งอาจเป็นตัวแทนของกลุ่มต้นสายของลำดับสมัยใหม่ (modern taxa) โดยความหลากหลายของรูปแบบสิ่งมีชีวิตที่เพิ่มขึ้นในช่วงต้นยุคแคมเบรียนนั้น เรียกว่า การระเบิดของสิ่งมีชีวิตชีวิตยุคแคมเบรียน
ในขณะที่แผ่นดินนั้นดูเหมือนจะไร้ซึ่งพืชและสัตว์ ไซยาโนแบคทีเรียและจุลชีพอื่น ๆ นั้นได้ก่อตัวเป็นเสื่อโพรแคริโอตขึ้นปกคลุมพื้นที่บนบก
และยังมีการพบร่องรอยของสัตว์ที่มีอวัยวะคล้ายขาในโคลนเมื่อ 551 ล้านปีก่อน
สภาพแวดล้อมของดาวเคราะห์และมหันตภัยออกซิเจน.
หลักฐานที่ละเอียดของการเคลื่อนตัวของแผ่นธรณีและกิจกรรมทางธรณีแปรสัณฐานอื่น ๆ ในอภิมหาบรมยุคพรีแคมเบรียนนั้นถูกเก็บรักษาไว้ได้อย่างไม่ดีนัก โดยทั่วไปแล้วเชื่อกันว่าทวีปก่อนเกิด (proto-continents) ขนาดเล็กนั้นปรากฏขึ้นก่อน 4,280 ล้านปีก่อน และแผ่นดินส่วนใหญ่ของโลกได้รวมเข้าด้วยกันเป็นมหาทวีปเดียวเมื่อประมาณ 1,130 ล้านปีก่อน มหาทวีปดังกล่าว เรียกว่า มหาทวีปโรดีเนีย และได้แตกออกจากกันราว 750 ล้านปีก่อน มีการระบุยุคธารน้ำแข็งจำนวนหนึ่งขึ้น ซึ่งย้อนไปได้ถึงสมัยฮูโรเนียนในราว ๆ 2,400–2,100 ล้านปีก่อน โดยหนึ่งในการศึกษาที่ดีที่สุด คือ การเปลี่ยนสภาพโดยธารน้ำแข็งสเตอร์เชียน-วารานเจียนประมาณ 850–635 ล้านปีก่อน ซึ่งอาจนำไปสู่การเกิดภาวะธารน้ำแข็งทุกหนทุกแห่งมาจนถึงเส้นศูนย์สูตร เป็นผลให้เกิด "ปรากฏการณ์โลกก้อนหิมะ"
ชั้นบรรยากาศของโลกในยุคเริ่มแรกนั้นยังไม่เป็นที่เข้าใจกันดีนัก นักธรณีวิทยาส่วนใหญ่เชื่อว่าชั้นบรรยากาศขณะนั้น ประกอบด้วย ไนโตรเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และแก๊สเฉื่อยอื่น ๆ เป็นหลัก และยังไร้ซึ่งออกซิเจนอิสระ อย่างไรก็ตาม มีหลักฐานว่าชั้นบรรยากาศที่อุดมไปด้วยออกซิเจนนั้นปรากฏมาตั้งแต่ช่วงเริ่มแรกของบรมยุคอาร์เคียนแล้ว
ในปัจจุบัน ยังคงเชื่อกันว่าโมเลกุลของออกซิเจน นั้นไม่ใช่ส่วนสำคัญของชั้นบรรยากาศโลก จนกระทั่งภายหลังจากสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์ด้วยแสงได้วิวัฒนาการขึ้น และได้ผลิตออกซิเจนออกมาในปริมาณมากซึ่งเป็นผลพลอยได้จากกระบวนการเมแทบอลิซึม การเปลี่ยนแปลงที่รุนแรงนี้คือจากชั้นบรรยากาศซึ่งเฉื่อยทางเคมีไปสู่การออกซิไดซ์ ทำให้เกิดวิกฤตทางนิเวศวิทยาขึ้น ในบางครั้งเรียกกันว่า เหตุการณ์มหันตภัยออกซิเจน โดยในตอนแรก ออกซิเจนจะรวมตัวกับองค์ประกอบอื่น ๆ ในเปลือกโลกอย่างรวดเร็ว โดยส่วนใหญ่จะเป็นเหล็กโดยเป็นนำออกจากชั้นบรรยากาศโลก หลังจากแหล่งออกซิเดชันบนพื้นผิวได้หมดลง ออกซิเจนก็เริ่มเกิดการสะสมอยู่ในชั้นบรรยากาศ และบรรยากาศที่มีออกซิเจนเป็นปริมาณมากในปัจจุบันก็ได้พัฒนาขึ้น โดยหลักฐานนี้ปรากฏอยู่ในหินเก่าซึ่งมีการก่อตัวขึ้นของแถบเหล็กขนาดใหญ่ที่มีการวางตัวเป็นเหล็กออกไซด์
การแบ่งย่อย.
ศัพทวิทยาได้มีการพัฒนาขึ้นเพื่อครอบคลุมในช่วงปีเริ่มแรกที่โลกเกิดขึ้น โดยการหาอายุจากการวัดสมบูรณ์ทำให้สามารถกำหนดวันที่แน่นอนให้กับรูปแบบและลักษณะเฉพาะ โดยอภิมหาบรมยุคพรีแคมเบรียนถูกแบ่งย่อยออกเป็นสามบรมยุค ได้แก่ บรมยุคเฮเดียน (4,600–4,000 ล้านปีก่อน) บรมยุคอาร์เคียน (4,000–2,500 ล้านปีก่อน) และบรมยุคโพรเทอโรโซอิก (2,500–541 ล้านปีก่อน) (ดูที่ เส้นเวลาของอภิมหาบรมยุคพรีแคมเบรียน)
มีการเสนอกันว่าอภิมหาบรมยุคพรีแคมเบรียน ควรถูกแบ่งออกเป็นบรมยุคและสมัยต่าง ๆ เพื่อให้สะท้อนถึงขั้นตอนของการวิวัฒนาการของดาวเคราะห์โลก มากกว่าที่จะแบ่งกันเช่นปัจจุบันซึ่งขึ้นกับอายุเชิงตัวเลข ระบบดังกล่าวนี้สามารถอาศัยเหตุการณ์ในบันทึกการลำดับชั้นหินและอาศัยการกำหนดโดยจุดและแหล่งชั้นหินแบบฉบับขอบทั่วโลก (GSSP) โดยอภิมหาบรมยุคพรีแคมเบรียนสามารถแบ่งออกได้เป็น 5 บรมยุค "ตามธรรมชาติ" โดยมีลักษณะดังนี้
มหาทวีปพรีแคมเบรียน.
การเคลื่อนตัวของแผ่นธรณีภาคของโลก ทำให้เกิดการก่อตัวและการแตกออกของทวีปเมื่อเวลาผ่านไป รวมไปถึง การก่อตัวเป็นมหาทวีปซึ่งรวมเอาแผ่นดินทั้งหมดไว้ด้วย มหาทวีปแรกสุดที่รู้จัก คือ วาลบารา โดยก่อตัวขึ้นจากทวีปก่อนเกิดและกลายเป็นมหาทวีปเมื่อ 3.636 พันล้านปีก่อน วาลบาราแตกออกจากกันเมื่อประมาณ 2.845 ถึง 2.803 พันล้านปีก่อน มหาทวีปเคนอร์แลนด์ก่อตัวขึ้นเมื่อประมาณ 2.72 พันล้านปีก่อนและแตกออกในบางช่วงก่อน 2.45–2.1 พันล้านปีก่อนเป็นหินฐานธรณีทวีปก่อนเกิด เรียกว่า ลอเรนเชีย บอลติกา ยิลการ์น และ คาลาฮารี มหาทวีปโคลัมเบียหรือนูนา ก่อตัวขึ้นเมื่อ 2.1–1.8 พันล้านปีก่อนและแตกออกเมื่อประมาณ 1.3–1.2 พันล้านปีก่อน มหาทวีปโรดิเนีย คาดกันว่าก่อตัวขึ้นเมื่อประมาณ 1,300 ถึง 900 ล้านปีก่อน โดยได้รวบรวมทวีปส่วนใหญ่หรือทั้งหมดของโลกไว้ และแยกออกเป็นแปดทวีปเมื่อราว 750 ถึง 600 ล้านปีก่อน