冥古宙

冥古宙（Hadean）又稱冥古代或前太古宙（Pre-Archean），是地球地質歷史上四個宙中的最早的一個，也是前寒武紀最早的地質時期，始於地球形成之初，終於最早的穩定岩層出現，後接太古宙。根據國際地層委員會在2022年和2023年的最新決議，冥古宙的時間範圍確定為約45.67億年前至約40.31億年前，大致對應地球歷史最初的5億年，與後期重轟炸期的結束吻合。

冥古宙時期，地球地殼尚未固化，是個地表大部分仍為岩漿覆蓋的熔岩行星。除熔點極高的鋯石外，沒有任何岩層能倖存至今，因此無法按照傳統地質學標準劃分地質時期。現存的冥古宙物質極為稀少，主要是來自西澳大利亞Jack Hills地區的顆粒狀鋯石。板塊構造和克拉通是否在此時期開始形成，仍然存在爭議。

地球形成後不久（可能不到幾千萬年），一顆大小近似火星、名為忒伊亞（Theia）的同軌道矮行星因攝動偏離了其在L4拉格朗日點的位置並最終與原始地球發生劇烈相撞。這是太陽系歷史上最猛烈的星體碰撞之一，使得忒伊亞的大部分熔入地球地幔，並將一部分被撕裂的地殼和地幔作為撞擊噴射物濺向外太空短暫形成了一個行星環，其中較重的物質最終被地球引力拉回落向地球，但一部分較輕的物質被濺到遠過洛希極限的距離獲得了穩定的軌道並開始重新吸積，最終促成了月球的起源。這一事件不僅塑造了現今地球和月球的基本結構，也深刻影響了地球早期的熱狀態和化學組成。在冥古宙末期，地球和月球都經歷了持續數億年的小行星和彗星密集撞擊（即所謂的「後期重轟炸期」），這顯著改變了地球表面環境，並可能對之後的生命起源和早期演化產生深遠影響。

冥古宙初期的地球擁有非常富氫和富氦的原始大氣，成分可能與太陽星雲和氣態巨行星相似，其餘成分主要包括水蒸氣、甲烷和氨等簡單氫化物。隨著忒伊亞碰撞造成的撞擊侵蝕和破碎的地表不斷釋氣，加上不斷的撞擊事件進一步改變大氣的化學成分，冥古宙中後期的地球大氣層開始向著以氮氣、二氧化碳和水蒸氣為主、以甲烷（以及其被紫外線輻解後形成的托林共聚物）、硫化氫、二氧化硫等為輔的弱還原性次生大氣演化。在之後的約1至2億年間，地球地表逐漸冷卻凝固形成穩定地塊，大氣中的水蒸氣也大都凝結成液態水並降至地面形成地表水，最終在太古宙之初匯聚成覆蓋幾乎整個星球的超級海洋，使地球開始變成一顆真正的海洋行星。

因為冥古宙時期除鋯石外幾乎沒有地質學證據殘留，無法使用傳統的地層定年法，學術界曾嘗試借用月球地質年代將冥古宙相應分為隱生代（Cryptic）、盆地群代（Basin Groups）、酒海紀（Nectarian）和雨海代（Imbrian，其實只對應早雨海世）四個非正式的代，以東方海撞擊事件為結束時間。此外還有一個尚存爭議的混沌代（Chaotian），用來對應忒伊亞大碰撞導致月球形成之前的原始地球（「蓋婭」）時期。這種分期方法目前尚未得到國際地質科學聯盟（IUGS）的正式認可。

## 詞源

冥古宙的英文名稱「Hadean」來源於古希臘神話中的冥界及冥王哈迪斯（ᾍδης；Hades），原因是科學家推測當時地表環境與西方文化中對地獄的描述非常相似。該名稱最初是由美國科學家普雷斯頓·克羅德（Preston Ercelle Cloud Jr.，1912~1991）於1972年提出，原本用於指代比已知最早岩石更早的時期。中文名稱在翻譯時也基本上參考了英文名稱的詞源。

## 地質

地球在形成初期曾遭到另一矮行星撞擊使得部分地殼和地幔被撕裂彈出，其中一些彈出物被引力吸回地球，其餘遠過洛希極限以外進入穩定軌道並吸積形成月球。在整個冥古宙，地球逐漸從一個熾熱的岩漿球逐漸冷卻固化（計算表明僅需1億年），並出現原始的海洋、大氣與陸地，但仍然是地熱活動劇烈、火山噴發遍布、熔岩四處流動。

在41億年前到38億年前，地球和其它內太陽系天體都持續遭到了大量源自外側區域的小行星與彗星的轟擊（即後期重轟炸期）。根據同時期月球撞擊坑推算（月球面對地球的那一面的大部份大型盆地如危海、靜海、澄海、豐富海和風暴洋也都是於此一時期撞擊形成的），地球於當時形成了：

- 22000個或者更多的直徑大於20公里的撞擊坑。
- 約40個直徑約1000公里的撞擊盆地。
- 幾個直徑約5000公里的撞擊盆地。
- 且平均約每100年便造成嚴重的環境破壞。

冥古宙在38億年前結束後，內太陽系不再有大規模撞擊事件，地表也開始固化穩定。而目前已知的地球最古老的岩石（位於北美克拉通蓋層的艾加斯塔片麻岩及西澳那瑞爾片麻岩層的傑克希爾斯部份）也定年在38億年前。

## 冥古宙岩石

在20世紀90年代，地質學家從格陵蘭西部、加拿大西北部和西澳大利亞州裡確認到了某些冥古宙末期的岩石。現已知最早岩石的結構依蘇阿綠岩帶是於格陵蘭發現，有著約38億年歷史的沉積層並混合貫穿岩石的火山岩脈所組成。零散的鋯石結晶沉積在西加拿大和西澳的傑克山崗中的沉積物裡，其中最早的約有四十四億年之久的歷史－非常接近地球形成的推測時間。

格陵蘭的沉積層中含有條狀鐵層的地層，裡面可能含有有機碳，這意味著那時很有可能已經出現可行光合作用的生命體。對此也有很大的爭議，有的研究者認為比較可靠的定年應是36億年前，但已知最古老的化石（於澳洲發現）是在那時的數億年之後。

## 事件劃分

後期重轟炸期發生於冥古宙中，且對地球和月亮產生影響。因為這個時期的岩石幾乎沒有保存到現在的，所以並沒有正式的細分。但月岩從40多億年前就比較好的保存下來，因此月球地質年代的某些主要劃分可參照用於地球的冥古宙劃代。

## 大氣層和海洋

在形成地球的物質當中，曾經存在過大量的水。在地球的形成時期，其質量比現在的小，水分子也就更容易掙脫重力。據推測，當時氫氣和氦氣在大氣層中持續不斷地逸散，然而，現時大氣中高密度的稀有氣體卻相對缺乏，這表明，在早期大氣層中可能發生過什麼劇變。

大碰撞說認為，在地球的年輕時期，它的一部分曾受過撞擊而分裂，分裂出去的部分後來形成了月球。然而在這種說法下，撞擊應該會令一到兩個大區域融化，現時的組成成份卻與完全融化的假設並不相符，事實上也很難將巨大的岩石完全融化並混在一起。不過相當一部分的物質仍被此次撞擊所蒸發，在這顆年輕的行星周圍形成了一個由岩石蒸汽組成的大氣層。岩石蒸汽在兩千年間逐漸凝固，留下了高溫的易揮發物，之後有可能形成了一個混有氫氣和水蒸氣的高密度二氧化碳大氣層。另外儘管當時表面溫度有230℃，但液態的海洋依然能夠存在，這得益於CO2大氣層帶來的高氣壓。隨著冷凝過程繼續進行，海水通過溶解作用除去了大氣中的大部分CO2，不過其含量水平在新地層和地幔循環出現時產生了激烈的震盪。

對鋯石的研究發現，液態水必然已存在四十四億年之久，非常接近地球形成的時刻。這需要有大氣層的存在。

## 基本資料

- top_bar：all time
- time_start_uncertainty：0.16
- time_end：4031
- time_end_uncertainty：3
- timeline：Eons
- 同義名：Priscoan Period
- 同義名：Harland et al., 1989
- 天體：earth
- 適用區域：全球 (ICS)
- 地質年代單位：Eon
- 年代地層單位：Eonothem
- 提出者：Preston Cloud，1972年
- 名稱是否正式：正式
- 下邊界定義：太陽系原行星盤中最古老固體物質的年齡 (4567.30 ± 0.16) 百萬年
- GSSP批准時間：2022年10月5日
- 上邊界定義：10個最古老的鈾-鉛鋯石地層
- 上邊界GSSP位置：加拿大西北領地阿卡斯塔河
- 上邊界GSSP位置：65.1738°N 115.5538°W
- GSSP批准時間：2023