Het Archaeïcum

Het Archaeïcum-tijdperk begon ongeveer 4,5 miljard jaar gelden en eindigde 2,5 miljard jaar geleden. In dit tijdperk is de planeet aarde ontstaan. Bij de vorming van de aarde kwam zoveel energie vrij dat de materialen waaruit de aarde was opgebouwd smolten. In deze kokende ‘soep’ zonken de zwaardere bestanddelen naar de kern van de aarde. Dat is de reden waarom de aardkern nu voornamelijk uit ijzer en nikkel bestaat en de aardkorst uit verbindingen van silicium (het hoofdbestanddeel van zand) en oxiden (een verbinding van zuurstof met metalen, zoals roest). In dit proces van opwarming ontstond ook de atmosfeer, de dampkring waarvan wij de lucht inademen. De lucht bestond toen echter nog niet uit de gassen waaruit zij nu bestaat.

Tegenwoordig bevat de lucht voornamelijk stikstofdioxide, zuurstof, het edelgas argon en waterdamp. In de tijd van het Archaeïcum zat er veel meer koolstofdioxide in de lucht. Koolstofdioxide is nu juist een van de broeikasgassen waar we ons druk om maken, omdat het de temperatuur op aarde kan verhogen. Pas nadat de aarde afgekoeld was, kon de in de lucht aanwezige waterdamp condenseren. Die gecondenseerde waterdamp vulden de zeeën en oceanen (ook wel ‘hydrosfeer’ genoemd’).

Doordat het naar beneden zakken van zware elementen in de aarde ondertussen doorging, ontstonden er steeds meer lagen. Aan het oppervlakte van de aarde leverde dit twee soorten aardkorsten op: een continentale en oceanische korst. De aardkorst op het vasteland is zo uniek dat het niet voorkomt bij de planeten in ons zonnestelsel die het meeste op de aarde lijken (Mars, Venus en Mercurius).

Tijdsverloop

Omdat al deze processen zich erg lang geleden afspeelden, is er vrij weinig over bekend. Door de aarde met de maan en andere planeten te vergelijken, zijn we er achter gekomen dat tijdens de eerste 600 tot 700 miljoen jaar na het ontstaan van het zonnestelsel alle binnenplaneneten (de planeten die tussen aarde en de zon staan) werden bekogeld met materiaal dat van de zon afkomstig is. Op een kaart van de maan kan je bijvoorbeeld aan de enorme kraters zien dat er vele malen enorme rotsblokken zijn ingeslagen.

Toch zijn er op de aarde lang niet zoveel grote kraters meer zichtbaar. Betekent dit dat de aarde destijds aan het kosmische bombardement ontsnapt moet zijn? Zeer zeker niet. De sporen die de kometen achter gelaten hebben zijn echter uitgewist door de processen die zich in de tijd erna op het aardoppervlakte hebben afgespeeld. Deze processen hebben zich niet op de andere planeten afgespeeld. De aarde moet in die miljarden jaren zeker 3000 keer getroffen zijn door rotsblokken die kraters van meer dan 100 km doorsnee veroorzaakten.

Deze treffers hadden drie belangrijke consequenties. Ten eerste nam de hoeveelheid materiaal op aarde toe. Ten tweede nam de totale verscheidenheid aan elementen toe. Ten derde zorgde de impact van de inslagen dat zwaardere elementen uit de aardmantel ‘opgeschud’ werden en aan het aardoppervlakte terecht kwamen. Waarschijnlijk kwam omstreeks 3,9 miljard jaar geleden een einde aan de inslagen. Zowel op de maan als op de aarde zijn nauwelijks gesteenten te vinden die uit de periode voor 3,9 miljard jaar geleden stammen. Tijdens de bombardementen was de aarde namelijk zo in beweging dat gesteenten zich niet definitief konden vormen. Een uitzondering zijn zirkoonmineralen uit Australië die tussen de 4,3 en 4,2 miljard jaar oud zijn. Zij zijn blijkbaar ontsnapt aan de vernietigende werking van de massale bombardementen.

Het ontstaan en de ontwikkeling van de continenten

Uit oude gesteenten die gevonden zijn op Antarctica en Groenland, blijkt dat er zelfs meer dan 3,8 miljard jaar geleden al water op de aarde aanwezig was. Van de totale aardkorst was slechts 5% tot 10% vasteland; de overige 90% tot 95% bestond uit oceanische korst. De temperatuur van de oceanen was zo hoog dat je er niet in had kunnen zwemmen – 70 graden Celsius. Vergeleken met de huidige situatie was de aarde toen nog constant in beweging. Aardbevingen en vulkaanuitbarstingen waren aan de orde van de dag.

Omstreeks 3 miljard jaar geleden veranderde dit beeld enigszins. Vooral tussen 2800 en 2500 miljoen jaar geleden nam de omvang van de continentale korst toe. Van de aardkorst zoals wij die nu kennen, was aan het einde van het Archaeïcum al zeker meer dan de helft aanwezig. Deze groei vond plaats aan de randen van de werelddelen en de voorzijde van de bewegende aardplaten. De bewegingen die toen plaatsvonden zijn te vergelijken met de manier waarop de aardplaten tegenwoordig bewegen.

Ontstaan van leven

Het staat vast dat er 3,5 miljard jaar geleden leven op aarde was. In gesteenten van 3,8 miljard jaar oud valt het bestaan van stromatolieten, micro-organismen die samen met sedimenten structuren vormden. Deze stromatolieten speelden een belangrijke rol bij de verdere ontwikkeling van de atmosfeer, omdat zij dankzij hun fotosynthese een belangrijke bijdrage aan de hoeveelheid zuurstof in de lucht leverden. Fotosynthese is het proces in levende planten en dieren waarbij zonlicht wordt gebruikt om celmateriaal te vormen. Veel planten kunnen van dit proces profiteren.