早期地球

早期地球（英語：Early Earth）在地質學上是一個用來描述地球歷史第一個十億年（gigaannum或gigayear）時期的非正式稱呼^[1]，即從約45.5億年前（4.55 Gya）地球隨太陽系形成開始到約35億年前（3.5 Gya）始太古代結束為止^[2]，包括了全部冥古宙和太古宙的前三分之一^[3]。

藝術家想象中的早期地球的地表狀態

藝術家想象中的原始地球（蓋亞）與忒伊亞之間的大碰撞

地球的早期歷史經歷了其在太陽星雲中通過吸積周邊的原行星盤形成開始有內部熔融和核幔分化的原行星^[4]，最終積累了行星級別的質量形成了一個矮行星——即原始地球（Proto-Earth），也稱「蓋亞」（Gaia），其質量約為現今地球質量的63％^[5]。在約45億年前，剛形成僅約3200萬年^[6]的原始地球與可能來自地球軌道L₄拉格朗日點^[7]的另一個火星大小的共軌矮行星——忒伊亞發生大碰撞，兩者的行星核心和地幔在撞擊中熔為一體形成了一個質量更大的標準行星——即現今意義上的地球，而被忒伊亞碰撞噴射到洛希極限以外的地殼/地幔碎片則重新吸積形成了月球^[8][9]。

大碰撞後的早期地球仍是一個熔岩行星，地表遍布湧出的岩漿，但大碰撞導致的侵蝕逃逸及其撕裂原始地球地殼激發的釋氣已開始改變起初主要由原行星盤氫氣和氦氣吸積組成的原始大氣。地球在38～41億年前遭遇可能來自外太陽系的大量小行星和彗星不斷侵入大氣層並撞擊地表，這些撞擊體對地表的不斷轟擊破壞導致地殼的固化過程被反覆打斷並因此延期，但同時也為地球大氣層注入了大量揮發成分^[10][11]，使其在冥古宙末期最終變成了當時主要以氮氣、甲烷和二氧化碳為主的還原性次生大氣。在後期重轟炸期結束後，終於徹底冷卻固化的地殼開始形成最早的穩定陸核，而大氣中曾經飽和的水蒸氣也因為露點隨氣溫和氣壓降低而大都凝結降下形成了覆蓋幾乎全部地表的超級海洋^[12][13]，地球也從此變成了一個只有少量陸地凸出的海洋行星，並在之後的古太古代很快在海底熱泉周圍出現了已知最古老的生命。

雖然冥古宙時期幾乎沒有地殼可以存活，但在西澳大利亞的傑克山崗發現了一顆包裹在變質的砂礫岩中的鋯石，來自於44.04±0.08億年前，是最早的岩石^[14]。最早的表殼岩則來自於約38億年前的早期地球晚期，大概與後期重轟炸期的巔峰同代。

研究歷史

根據放射測年法證據，地球形成於約45.4±0.5億年前^[15][16][17]。現今行星形成的主流科學理論認為地球類型的行星形成需要5000萬到1億年的時間，但近年來行星科學界出現了另一些說法並引發爭論^[18]。比如在2023年6月，有一個科學團隊聲稱發現了地球只需要300萬年就能形成的證據^[19][18]。無論如何，在地球形成後的第一個十億年間^{[20][21][22][23]}，地球在適居帶中的位置、 其物理性質、海洋的形成和隨後的地質經歷都使得之後的生命起源成為可能。在第一個十億年過後，深海的海底熱泉附近很快就出現了以化合作用為基礎的厭氧生物生態系統，目前確切的已知最古老的生命的化石證據來自於西澳大利亞發現的約34.8億年前的疊層石^{[24][25][26][27]}。此外還有一些更古老的微體化石，比如在東加拿大努夫亞吉圖克綠岩帶發現的海底熱泉沉澱可以達到42.8億年前，雖然有觀點認為這些其實並不是生物物質而是由地質運動途徑產生的^{[28][29][30][31]}。

2020年11月，一個國際科學家團隊發表報告聲明早期地球的原始大氣成分與米勒-尤里實驗設定的條件完全不同^[32]。

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  藝術家想象中的冥古宙時期尚為熔岩行星的早期地球
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  藝術家想象中的太古宙時期的地球，因大氣甲烷造成的霧霾而呈現橙色大氣，因此也被NASA比喻為「暗淡橙點」（對應現今的「暗淡藍點」）^[33][34]

另見

• 地球的年齡
• 地球歷史
• 地球地質歷史
• 地球的未來
• 太陽系的形成與演化
• 宇宙年表