Hadaikum

Das Hadaikum (von Hades) oder Präarchaikum ist das erste Äon der Erdgeschichte. Es beginnt mit der Entstehung der Protoerde ab 4,567 Milliarden Jahren vor heute und endet geochronologisch definiert vor 4.000 Millionen Jahren.^[1] Um diese Zeit entstanden auch die ersten kontinentalen Krustenblöcke durch magmatische Differentiation. Auf das Hadaikum folgte das Archaikum. Klassisch wird auch gerne als Ende des Hadaikums 3,8 Mrd. Jahre angegeben da hier das große Meteoritenbombardement endete.^[2]

In den Anfang des Hadaikums fällt das Erstarren des Erdmantels, mehrfach gestört durch Einschläge anderer Protoplaneten, von denen wohl der letzte zur Entstehung des Mondes führte. Danach war die Erde für lange Zeit ausschließlich von ozeanischer Kruste bedeckt, die sich wie heute durch Mantelkonvektion permanent erneuerte. Vulkane speisten die Uratmosphäre und lieferten Wasserdampf für den Ozean, der unter einer noch schwachen Sonne kühl war. Vermutlich an Schwarzen Rauchern entstand das Leben.

Beschreibung

Im Hadaikum fand zunächst die Formation des Planeten Erde statt. Nach der Akkretion aus einer die junge Sonne umgebenden Scheibe von Staub und Gas entstand die Protoerde. Das Erdmaterial differenzierte sich allmählich, wobei die schwereren Elemente wie Eisen und Nickel den Erdkern bildeten, die leichten, wie Silizium und gebundener Sauerstoff, formten Erdmantel und Erdkruste, wobei das Material des Erdinneren heiß und teilweise geschmolzen ist. Die Hitze stammt zu erheblichem Teil aus der Bildungsphase der Erde, in der sich die potentielle Energie der Planetesimale, aus denen die Erde sich formte, überwiegend in Wärmeenergie umwandelte. Die dabei freigesetzte gravitationelle Bindungsenergie betrug insgesamt 2,487·10³² J.^[3] Diese Energie entspricht der gesamten Strahlungsleistung der Sonne an 7,5 Tagen, oder auch der Sprengkraft von 10¹⁶ = 10.000.000.000.000.000 Zar-Bomben.

Nach der Kollisionstheorie der Mondentstehung beförderte der Einschlag eines etwa marsgroßen Protoplaneten, Theia genannt, viel Mantelmaterial in den Orbit, wo sie den Mond bildeten, damals noch etwa fünfmal näher als heute. Er übte daher etwa 100fach stärkere Gezeitenkräfte aus; der zerklüftete und teilweise wieder verflüssigte Erdmantel kam nicht zur Ruhe, zumal die Kollision die Erdrotation stark beschleunigt hatte. Durch Gezeitenreibung wurde Drehimpuls dieser Rotation zu Bahndrehimpuls, hauptsächlich des Mondes, sodass dieser sich langsam entfernte.

In der ruhigeren Zeit nach diesen großen Einschlägen heizte sich der Erdmantel durch Zerfallswärme von Radionukliden langsam auf, hauptsächlich durch Kalium-40 und Uran-235.

Im Hadaikum bildete sich auch die irdische Hydrosphäre. Die Herkunft des irdischen Wassers ist noch nicht vollständig geklärt, Hauptquelle waren aber einerseits Ausgasungen von Magma aus dem Erdinneren und andererseits Einschläge wasserreicher Himmelskörper, wobei Untersuchungen eher auf Objekte aus dem Asteroidengürtel als auf Kometen und transneptunische Objekte hinweisen. In Abhängigkeit von der damaligen Atmosphäre kann es auch bei hohen Temperaturen flüssiges Wasser gegeben haben, z. B. bei einer Atmosphäre mit hohem Druck und einem großen Kohlendioxidanteil, ähnlich der heutigen Atmosphäre der Venus. Die Energieleistung der jungen Sonne war den Modellrechnungen zufolge deutlich schwächer als heute (etwa 70–75 %). Demzufolge hätten die Temperaturen auch deutlich unter dem Nullpunkt liegen können, was im Archaikum jedenfalls nicht der Fall war. Man spricht in diesem Zusammenhang vom Paradoxon der schwachen jungen Sonne.

Gegen Ende des Hadaikums begann womöglich das Große Bombardement (Late Heavy Bombardement), eine Phase, in der es zu sehr zahlreichen Einschlägen großer Meteoriten und Planetesimale auf Erde und Mond kam, deren Spuren heute nur noch auf der Mondoberfläche erkennbar sind.

Mikroskopisch kleine Zirkone, die auf 4,404 Mrd. Jahre datiert wurden, sind die bisher ältesten auf der Erde gefundenen Minerale aus dem Hadaikum. Sie wurden in Westaustralien im Narryer Gneiss Terrane im Yilgarn Craton gefunden. Ihr Alter wird als das Kristallisationsalter der Zirkone interpretiert. Insbesondere seit Entdeckung des makroskopischen, 4,03 Mrd. Jahre alten Acasta-Gneises im Kanadischen Schild steht fest, dass es bereits in dieser frühen Ära – einige hundert Millionen Jahre nach der Entstehung der Erde – einen Ozean, und zumindest eine – noch nicht kratonisierte – Festlandinsel gegeben hat. Ähnlich alt, möglicherweise mit 4,28 Milliarden Jahren sogar noch älter als der Acasta-Gneis, sind die Gesteine des Nuvvuagittuq-Grünsteingürtels in der kanadischen Provinz Québec.^[4] Aus solchen frühen Kratonen des Hadaikums könnte sich dann im Archaikum der hypothetische erste Superkontinent Ur geformt haben.

Sollte das irdische Leben durch chemische Evolution entstanden sein (und nicht entsprechend der Panspermie-Hypothese aus dem Weltall auf die Erde gekommen sein), so hätte dieser Schritt im Hadaikum stattgefunden.

Literatur

• John W. Valley, William H. Peck, Elizabeth M. King: Zircons Are Forever, The Outcrop for 1999, University of Wisconsin-Madison (1999) Wgeology.wisc.edu – Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4.4 Gyr ago Accessed Jan. 10, 2006
• S. A. Wilde, John W. Valley, William H. Peck, C. M. Graham: Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4.4 Gyr ago. Nature, Bd. 409 (2001), S. 175–178.
• S. Wyche, D. R. Nelson, A. Riganti: 4350–3130 Ma detrital zircons in the Southern Cross Granite–Greenstone Terrane, Western Australia: implications for the early evolution of the Yilgarn Craton, Australian Journal of Earth Sciences Volume 51 (2004) Zircon ages from W. Australia – Abstract Accessed Jan. 10, 2006

Einzelnachweise

Weblinks

• Hadaikum Uni Berkeley
• Theorie: Frühe Erde war feucht und kühl Artikel in Spiegel Online.