Eón Hadeico - 4500 to 3800 million years ago

El eón Hádico o Hadeico es la primera etapa del Tiempo Precámbrico. Comprende desde el momento en que se formó la Tierra hasta hace unos 3.800 millones de años, cuando comenzó el Eón Arcaico.

Durante este período, probablemente el Sistema Solar se estaba formando dentro de una gran nube de gas y polvo. La Tierra se formó cuando parte de esta materia se transformó en un cuerpo sólido.

Este es el período durante el cual se formó la corteza terrestre. Esta corteza sufrió muchos cambios, debido a las numerosas erupciones volcánicas.

Las formaciones rocosas más antiguas que se conocen, tienen una antigüedad de aproximadamente 4.400 millones de años y se encuentran en Canadá y Australia. También se han encontrado formaciones rocosas de hace 3.800 millones de años en Groenlandia.

Etimológicamente, la palabra Hádico proviene de Hades, probablemente porque se le relaciona con una etapa de calor y confusión.

La época Hadeica no es propiamente un período geológico. Ninguna roca en la tierra es tan antigua -excepto por algunos meteoritos. Durante este período de tiempo, el Sistema Solar se estaba formando, probablemente dentro de una gigantesca nube de gas y polvo que giraba alrededor del sol, llamada "disco de acreción". La relativa abundancia de elementos pesados en el Sistema Solar sugieren que este gas y polvo surgieron de una supernova o supernovas - la explosión de una antigua y masiva estrella. Los elementos pesados se originan dentro de las estrellas en la fusión nuclear del hidrógeno. Podemos ver similares procesos actualmente desarrollandose en nebulas difusas y otras galaxias, asi como en la nebula M-16 (foto)

El sol se formó dentro de una nube de gas y polvo, encogiéndose sobre sí mismo debido al peso gravitatorio de su propia masa hasta que la fusión nuclear comenzó, y asi mismo la emisión de luz y calor. La gravedad obligó a las partículas circundantes a aglutinarse y a formar cuerpos mas grandes o planetesimales , los que continuaron creciendo hasta volverse planetas propiamente dichos. El material restante formó cometas y asteroides.

Debido a que las colisiones entre planetesimales grandes generan mucho calor, la Tierra y otros planetas se encontraban en un estado fundido en sus comienzos. La solidificación de este material fundido en rocas se dió a medida que la Tierra se enfriaba. Los meteoritos mas antiguos tiene alrededor de 4.5 billones de años, pero la roca mas antigua de la Tierra solo tiene 3.8 billones de años.

En algún momento durante los primeros 800 millones de años aproximadamente, la superficie de la Tierra cambió de líquida a solida. El momento que se formó la primera roca sólida, la historia geológica de la Tierra empezó. Esto parece haber sucedido antes de los 3.8 billones de años, pero no existe evidencia sólida de esto.La erosión y las placas tectónicas en movimiento probablemente destruyeron todas las rocas sólidas anteriores a 3.8 billones de años. El comienzo de los registros geológicos se da en lo que se conoce como período Arcaico.

El término Hadeico fue acuñado por el geólogo Preston Cloud para denominar la secuencia Pre-Isuan cuyos registros no han sido preservados en la Tierra, pero si en la Luna. Consecuentemente, la secuencia temporal y la estratigrafía del Hadeico han sido en gran parte basados en eventos lunares. Por ejemplo, la era Nectarian se define por la referencia a la formación de la depresión Nectaris (suroeste lado visible). El Hadeico no tiene lugar en el sistem ICS (International Commission on Stratigraphy) que es el utilizado en Palaeos. El ICS confina todo lo anterior a 3.6 billones de años a la era Eoarcaica dentro del eon Arcaico.

La luna se forma mas tarde, aproximadamente 45 millones de añños despues de que los planetas empezaron a formarse. La teoría mas actual implica que un planetoide del tamaño de Marte, llamado Theia, colisionó con la Tierra en este punto del tiempo. De acuerdo con las colisiones astronómicas, esto fue simplemente un raspón cósmico. Ambos cuerpos en estado semilíquido por la temperatura, se fundieron relativamente de manera suave, añadiendo así un 10% a la masa de la Tierra. La Luna se formó a partir de los fragmentos orbitantes que resultaron del impacto entre los dos cuerpos.

El hierro fundido mas pesado se fué al fondo a conformar el núcleo, mientras los elementos mas livianos gradualmente llegaron a la superfície. Los mas livianos de todos formaron la corteza en forma de una melaza o mucosidad en la superficie. También hubo desprendimiento de gases, moléculas volátiles como agua, metano, amoniaco, hidrógeno, nitrógeno y dióxido de carbono. Una atmósfera inicial de vapor se formó con el agua de cometas y de minerales hidratados. Lluvia cayó para formar océanos hace 4.3 millones de años.

Una vez que los planetesimales desaparecieron el bombardeo planetario también, entonces una corteza dura y rocosa se formó en la Tierra. Esta es la época de las rocas mas antiguas en la Tierra y la Luna. Agua en la atmósfera se condensó en los océanos y la proto-vida se formó a partir del caldo primordial molecular orgánico existente en los océanos, en el limo o rocas dentro de la corteza.


La escala geológica del Hadeico

Eon (Era) comienza hace duración Notas
Hadeico
Imbrian temprano
3,900
100
Formación de la corteza Arcaica
Nectarian
3,950
50
Bombardeo pesado tardío
Ryderian
4,500
550
Diferenciación del núcleo, manto y protocorteza
Cryptic
4,560
~60
Acreción de la Tierra desde el disco solar;
Evento Theia; formación de la Luna

Como el Hadeico no ostenta ningín status oficial, nos hemos tomado ciertas libertades en el proceso de actualizar su cronología. En particular, el Cryptic no es tan críptico ahora. Arbitrariamente lo hemos iniciado con el evento Theia, ya que éste marca un verdadero y rápido cambio geológico entre la acreción y la diferenciación. Los "Grupos de Depresión" no parecen ser usados en ninguna geocronología seria en este momento. Consecuentemente los hemos desechado. Este período simplemente no tiene nombre. Si fuera por nosotros, lo llamaríamos "Era Rhyderiana", en honor de Graham Ryder (1949 - 2002), cuy a corta pero increible carrera en geología lunar cimentó muchas de las bases para conocer lo que llamamos Hadeico.


La Dinámica del Hadeico

El Hadeico o Eon Pregeológico es el período de tiempo en el que la Tierra se transformó de una nube gaseosa en un cuerpo sólido. En términos de "Años de la Tierra", comienza en Enero 1 y termina en Febrero 26. El proceso de solidificación es muy poco conocido, y el Hadeico puede haber durado un billón de años.

Este es el período durante el cual la corteza de la Tierra se formó. La corteza se derritió y se reformó numerosas veces debido a las gigantescas corrientes de magma que provenían de las profundidades del planeta, estas rompían la delgada corteza y luego se enfriaban en la superfície antes de hundirse nuevamente hacia el corazón del joven planeta. Los detalles de este destructivo proceso son todavía inciertos. Sin embargo, se piensa que los elementos pesados como el hierro tienden a hundirse hacia el centro de la Tierra debido a su alta densidad, mientras que los componentes mas ligeros, particularmente los silicatos, formaron un oceano de roca líquida incandescente en la superficie. Aproximadamente 500 millones de años despues del nacimiento de la Tierra, este paisaje incandescente empezó a enfriarse. Una vez que la temperatura cayó bajo los 1000° C, las regiones de menor temperatura se consolidaron, se volvieron mas estables y así se inició la futura corteza.


Desarrollo de la corteza terrestre

En principio la Tierra era una esfera de roca derretida, calcinada por los movimientos de convección entre las calientes capas interiores, mientras en el exterior, la región superficial se encontraba en contacto con el espacio frío. La disipación del calor hacia el espacio inició el enfriamiento de nuestro planeta. En el oceano de magma empezaron a formarse bloques, hechos de minerales con alto punto de fusión. Estas calientes y rojas, pero sólidas losas eran similares (en una escala muy diferente) a las costras o cortezas que vemos formandose en un flujo de lava proveniente de una volcán. El resultado se aprecia en la reconstrucción de la derecha. Nótese que en ese tiempo la Luna todavía caliente, se encontraba a 16.000 kms de distancia de la Tierra (comparada con los 384.000 kms de hoy), y es por eso que se la ve tan grande en la figura. Realmente un paisaje estremecedor!

Pero esos fragmentos de corteza debieron haber sido poco estables, fácilmente reabsorbidas por la masa líquida de magma y succionadas hacia las profundidades. Solo con el paulatino enfriamiento del planeta, pudieron aquellosfragmentos proliferar y ganar en tamaño lo suficiente como para formar una primera, delgada y sólida cubierta -es decir una primitiva superfície verdadera.

Hadean landscape

Esta corteza primigenia puede haberse desarrollado como una ardiente expansión de rocas (a cientos de grados centigrados), interrumpida periódicamente por enormes erupciones de magma. En este período temprano de la historia del Sistema Solar, el bombardeo meteórico era intenso, contínuamente abria agujeros en la joven corteza que eran a su vez rellenados casi inmediatamente por el magma. La cicatrices que dejó este bombardeo han sido casi totalmente borradas en la Tierra debido el reciclaje de la corteza en el magma. Pero es en la Luna donde se encuentran perfectamente preservadas, y se puede verificar la cantidad de impactos meteóricos y flujos de lava que se dieron entonces. Existen algunos otros cuerpos en el Sistema Solar cuyos procesos geológicos terminaron hace muchísimo tiempo como es el caso de la Luna, en ellos tambien son visibles estas cicatrices.

Muy pocas locaciones terrestres (primordialmente Isua en Groenlandia y Australia Occidental) preservan rocas que datan del final del Hadeico. Estas nos brindan algunas señales del estado de la corteza en ese tiempo. Los niveles del isotopo de radio sugieren que la subducción de la corteza estaba en acción, esto implica que la Tierra ya mostraba movimientos de placas tectónicas. También es sugerido que la protocorteza ya se diferenciaba del manto inferior hace 4300 millones de años y su composición era basáltica (diferente de la actual de granito), y no hay nada parecido en la actualidad.

La Atmósfera primigenia

Como resultado de las altas temperaturas en el centro de la Tierra, y debido a la actividad volcánica, la corteza emitió gases halógenos, amoniaco, hidrógeno, dióxido de carbono, metano, vapor de agua y otros gases. Durante los siguientes 100 millones de años , estos gases se acumularon para formar la atmósfera primigenia. Esta atmósfera era muy similar a la de Titán, una de las mas grandes lunas de Saturno. Se cree que la atmósfera primigenia alcanzaba una presión de 250 atmósferas y debe haber sido extremadamente tóxica para la vida actual.

Poco a poco nuestro planeta fue tomando una apariencia mas familiar, con una densa zona nubosa que podríamos llamar atmósfera, una zona líquida con océanos y ríos o hidrósfera, y una zona sólida o litósfera con los primeros bocetos de lo que hoy serían continentes. El proceso de enfriamiento y consolidación de la superficie de la Tierra iba acompañada, como sucede en los volcanes, de fuertes emisiones de gases de la nueva atmósfera, compuestos escencialmente de metano (CH4), hidrógeno (H2), nitrógeno (N) y vapor de agua, con pequeñas cantidades de gases nobles y dióxido de carbón. La mayoría del hidrógeno, el gas mas liviano, escapó hacia el espacio, como sucede todavía el día de hoy. Los otros gases y vapores se acumularon, incluyendo el vapor de agua. El agua todavía no se condensaba en este punto, temprano en el Hadeico, porque las temperaturas de la corteza eran aun muy elevadas.

Image: This started as a pre-Huygens Mission NASA rendering of Titan by Steven Hobbs.  Then we started adding things ... .  Don Dixon also has interesting recreations of the Hadean.

Formación de los Oceanos

Simultáneamente otra importante serie de eventos empezaba a desarrollarse, la formación de rocas sedimentarias a través de los procesos de erosión, deriva y acumulación. Estos procesos empezaron a ocurrir tan pronto como la superficie o corteza terrestre se enfrió lo suficiente para permitir que el ciclo del agua se estableciera. De hecho, la Tierra primitiva se mantuvo en oscuridad, envuelta en densas nubes ardientes que contínuamente emanaban el vapor de agua proveniente de las erupciones volcánicas. Cuando las temperaturas finalmente se enfriaron, las nubes empezaron a soltar lluvia, y la atmósfera primigenia produjo tormentas de inimaginables proporciones bajo las cuales la Tierra gimió. Al principio, la lluvia cayó sobre rocas incandescentes y se evaporó. Esta evaporación enfrió gradualmente la corteza hasta que el agua pudo acumularse en ciertas depresiones de la superficie terrestre formando asi los primeros océanos.

The deluge

En los primeros continentes se crearon las primeras redes fluviales que transportaron detritos (restos orgánicos muertos e inorgánicos) desde las elevadas regiones, estos fueron depositados en el fondo de los mares primordiales. El metamorfismo y reciclaje de los productos de la erosión al final produjeron magma y lava muy rica en silicatos, de esta manera se diferenció de la composición de los primitivos manto y corteza.

La ubicación temporal exacta de estos eventos continúa siendo un problema. Hemos mencionado ya algunas evidencias para la existencia de la protocorteza y alguna forma de placas tectónicas en un tiempo muy temprano. Recientes trabajos han fortalecido la presencia de océanos anteriores a 4000 millones de años. Adicionalmente parece que las cosas se enfriaron relativamente rápido luego de que la Tierra y la Luna se formaron hace 4500 millones de años. De la misma forma, los océanos y la corteza tuvieron oportunidad de estabilizarse. Podría esto reconciliarse con el "cataclismo" del LHB (Late heavy bombardment - último bombardeo pesado) o tuvieron la corteza y los océanos que comenzar todo de nuevo?

Al momento, parece que la respuesta es "no". Esto es, el LHB fue un cataclismo de proporciones no cataclísmicas, por decirlo de alguna manera. Como Ryder lo dijo, nuestra mejor información sobre el LHB viene de la Luna. Como la mayoría de la superfície original de la Luna todavía permanece igual, que nos haría pensar que la de la Tierra fue destruida?. Algunos colegas incluso discuten el que la vida surgió antes del LHB y sobrevivió para contar la historia (Russell & Arndt 2005).

Si entendemos la discusión, Russell & Arndt aseguran precisamente que porque la corteza oceánica estaba pobremente diferenciada del manto de basalto, era gruesa, rígida y no conductiva, proveyendo de estabilidad física asi como de insulación térmica contra los efectos de los impactos. La corteza continental en contraste, era ultramáfica (muy densa), delgada. Esto promovió la hidratación del manto superior y también impulsó un proceso tipo destilación que fue lo que creó la ligera corteza de los timepos post Hadeicos. El LHB, lo que pudo haber logrado es simplemente acelerar el ritmo de esta evolución.