Paleoclima
Evolució de l’atmosfera i l’oceà
Durant el llarg curs del temps precambrià, les condicions climàtiques de la Terra van canviar considerablement. D’aquesta evidència es pot observar el registre sedimentari, que documenta canvis apreciables en la composició de l’atmosfera i els oceans al llarg del temps.
Oxigenació de l’atmosfera
La Terra gairebé amb certesa tenia una atmosfera reductora abans de 2.500 milions d’anys. La radiació del Sol produïa compostos orgànics a partir de gasos reductors: metà (CH 4) i amoníac (NH 3). Els minerals uraninita (UO 2) i pirita (FeS 2)) es destrueixen fàcilment en una atmosfera oxidant; la confirmació de l'atmosfera reductora la proporcionen els grans no oxidats d'aquests minerals en sediments d'antiguitat de 3,0 mil milions. No obstant això, la presència de molts tipus de microfòssils filamentosos datats fa 3.45 mil milions d’anys a les xicotetes de la regió de Pilbara suggereix que la fotosíntesi havia començat a alliberar oxigen a l’atmosfera en aquell moment. La presència de molècules fòssils a les parets cel·lulars d’algues verdes blaves blaves (cianobacteris) de 2,5 mil milions d’anys estableix l’existència d’organismes rars que produeixen oxigen en aquell període.
Els oceans de l’Eon Archean (fa 4,0 a 2,5 mil milions d’anys) contenien molt ferro ferrosos derivat dels volcànics (Fe 2+), que es dipositava com a hematita (Fe 2 O 3) a les BIF. L’oxigen que combinava el ferro ferroso es proporcionava com a producte de rebuig del metabolisme cianobacteri. Un important esclat de la deposició de BIF de fa 3,1 mil milions a 2,5 mil milions d’anys, que va assolir uns 2.700 milions d’anys, va netejar els oceans de ferro ferros. Això va permetre que el nivell d’oxigen atmosfèric augmentés considerablement. En el moment de l'aparició generalitzada d'eucariotes a 1.800 milions d'anys enrere, la concentració d'oxigen havia augmentat fins al 10 per cent del nivell atmosfèric actual (PAL). Aquestes concentracions relativament elevades van ser suficients per tenir lloc la meteorització oxidativa, com ho demostren els sòls fòssils rics en hematites (paleosols) i els llits vermells (arenes amb grans de quars recoberts per hematita). Fa un segon cim important, que va elevar els nivells d’oxigen atmosfèric fins al 50 per cent de PAL, es va assolir fa 600 milions d’anys. Es va notar per la primera aparició de la vida animal (metazoans) que necessitava suficient oxigen per a la producció de col·lagen i la posterior formació d’esquelets. A més, a l'estratosfera durant el Precambrià, l'oxigen lliure va començar a formar una capa d'ozó (O 3), que actualment actua com a escut protector contra els raigs ultraviolats del Sol.
Desenvolupament de l’oceà
L’origen dels oceans de la Terra es va produir abans que el de les roques sedimentàries més antigues. Els sediments antics de 3.85 mil milions d’anys a Isua de l’oest de Groenlàndia contenen BIF que es van dipositar a l’aigua. Aquests sediments, que inclouen grans de zircons detrítics degradats que indiquen el transport d’aigua, s’entrellacen amb laves basàltiques amb estructures de coixí que es formen quan s’extrusen les laves sota l’aigua. L’estabilitat de l’aigua líquida (és a dir, la seva presència contínua a la Terra) implica que les temperatures de l’aigua de mar de superfície eren similars a les del present.
Les diferències en la composició química de les roques sedimentàries arqueanes i proterozoiques apunten a dos mecanismes diferents per controlar la composició de l’aigua de mar entre els dos eons precambrians. Durant l'Archean, la composició de l'aigua de mar va ser influenciada principalment pel bombeig de l'aigua a través de l'escorça oceànica basàltica, com ocorre avui en els centres de divulgació oceànica. En canvi, durant el proterozoic, el factor controlador va ser l’abocament de rius a partir dels marges continentals estables, que es van desenvolupar per primera vegada després de 2.500 milions d’anys. Els oceans actuals mantenen els seus nivells de salinitat en un equilibri entre les sals lliurades per l'escorrentia d'aigua dolça dels continents i la deposició de minerals procedents de l'aigua de mar.
Condicions climàtiques
Un dels principals factors de control del clima durant el Precambrià va ser l’ordenació tectònica dels continents. En èpoques de formació de supercontinents (entre 2.500 milions, 2.1 a 1.8 mil milions i 1.000 a 900 milions d’anys enrere), el nombre total de volcans era limitat; hi havia pocs arcs insulars (llargues cadenes insulars corbes associades a una intensa activitat volcànica i sísmica), i la longitud total de les carenes de distribució oceànica era relativament curta. Aquesta escassetat relativa de volcans va donar lloc a baixes emissions de diòxid de carboni de gasos d’efecte hivernacle (CO 2). Això va contribuir a baixes temperatures superficials i a grans glaciacions. En canvi, en èpoques de trencament continental, que va provocar taxes màximes de propagació i subducció del mar (entre 2.3 i 1.8 mil milions, 1.7 a 1.2 mil milions i fa 800 a 500 milions d’anys), es van produir elevades emissions de CO 2 de nombrosos volcans. en crestes i arcs illencs oceànics. L'efecte hivernacle atmosfèric es va millorar, escalfant la superfície de la Terra i la glaciació no hi havia. Aquestes últimes condicions també es van aplicar al Eon Archean abans de la formació dels continents.
Temperatura i precipitacions
El descobriment de sediments marins i laves de coixí de 3.85 mil milions d'anys a Groenlàndia indica l'existència d'aigua líquida i implica una temperatura superficial per sobre dels 0 ° C (32 ° F) durant la primera part del temps precàmbric. La presència d’estromatòlits d’enguany a 3.5 bilions d’anys a Austràlia suggereix una temperatura superficial d’uns 7 ° C (45 ° F). Les condicions d’hivernacle extremes a l’Archean causades per elevats nivells atmosfèrics de diòxid de carboni procedents d’un vulcanisme intens (efusió de lava de fissures submarines) mantenien les temperatures superficials prou altes per a l’evolució de la vida. Van contrarestar la lluminositat solar reduïda (taxa de sortida d’energia total del Sol), que oscil·lava entre el 70 i el 80 per cent del valor actual. Sense aquestes condicions extremes d’hivernacle, l’aigua líquida no s’hauria produït a la superfície de la Terra.
En canvi, és molt difícil trobar proves directes de pluges en el registre geològic. Algunes evidències limitades han estat aportades per fosses de pluja ben conservades en roques d'1,8 mil milions d'anys al sud-oest de Groenlàndia.
