Радиоактивное охлаждение магматического океана
Энергия, накопленная в результате лунообразующего удара, расплавила мантию прото-Земли и вызвала образование глобального магматического океана. Гидродинамические модели лунообразующих воздействий на почти полностью сформировавшуюся Землю показывают, что температура мантии после столкновения превышает 7000 K. Любая твердая мантия, выжившая после удара, скорее всего, затонула бы до горячего сердечника и затем расплавилась.
На этом этапе Земля увеличила большую часть своего материала и начала остывать. Атмосфера вновь расплавленной Земли, состоящая в основном из паров горных пород и силикатных облаков, сохранялась бы в течение ~1000 лет путем охлаждения. В течение этого времени силикаты конденсировались и выпадали на поверхность земли со скоростью один метр в день.
Приливно-отливной нагрев является результатом воздействия гравитационных сил Луны на ближние и дальние берега Земли. Эти силы велики для двух тел, вращающихся близко друг к другу. Например, Луна вращается вокруг Земли на расстоянии около 100 диаметров Луны, а самые высокие приливы на Земле достигают примерно 12,2 метров. Приливные силы могут заставить сферическое тело растянуться до областного сферического тела, которое сжимает и повторно растягивает, чтобы приспособиться к вращению и орбите.
Такое растяжение и сжатие вызывает трение между твердыми частицами тела, которое генерирует тепло и позволяет твердым частицам расплавляться. Самым сильным источником трения будут твердые, но почти плавящиеся материалы. С момента образования Луны приливы и отливы Земли передают угловой импульс от вращения Земли на орбиту Луны. Со временем это замедлило вращение Земли и расширило орбиту Луны, что означает, приливные силы были сильнее, а приливы и отливы Земли колебались быстрее. Примерно в течение первых 1,4 миллиона лет после образования Луны приливные силы были достаточно сильными, чтобы помочь продлить океан магмы Земли.
За это время приливно-отливное отопление выделяло бы примерно на 1 порядок меньше тепла, чем поглощаемый солнечным светом, и на 2-3 порядка больше тепла, чем радиоизотопы. Расчеты ученых показали, что Хадианская Земля сохранила бы магматический океан и оставалась выше точки кипения воды в течение ~0,02-100 Миров. Эти расчеты учитывают различные эффекты, включая конвективный перенос тепла, радиационное охлаждение, поглощение солнечного света, растворимость воды в жидком базальте и приливно-отливное отопление.
Снежный ком Земли
По мере затвердевания мантии Земли и начала происходить субдукция земной коры, углекислый газ удалялся бы из атмосферы из-за его высокой реакционной способности с силикатами и вытеснялся бы в земную кору. Если бы выведение газа происходило раньше, оно могло бы продолжать выводить газ из атмосферы до тех пор, пока парциальное давление не станет значительно ниже 1 бар, что примерно соответствует давлению, необходимому для поддержания расщепления климата на Земле.
Они объясняют, что сухопутный тепловой бюджет требует переворачивания тромбоцитов в течение этого времени, так как проводимость намного менее эффективна, чем конвективная конвекция при передаче тепла. Учитывая, что выведение углекислого газа привело к образованию в атмосфере Хадеана намного меньше 1 бар, Земля не выиграет от удержания солнечного излучения тепла из-за парникового эффекта. Кроме того, в процессе затвердевания магматического океана геотермальное тепло, вероятно, было незначительным для климата Земли. Наконец, Солнце было бы светлым лишь на ~70-75%, что привело бы к эффективной температуре поверхности Земли < 230 K.
Снежный ком Земли мог подвергаться периодическому или постоянному таянию из-за больших импакторов. По оценкам ученых для кипения части океана требуется ударный элемент длиной ~300 км, и несколько объектов такого размера, вероятно, ударили по Хадайской Земле после столкновения с формирующейся Луной. Однако, этот прогноз основан на статистике небольших чисел, и, возможно, что в нем также отсутствовали нулевые импакторы такого размера. Немного меньшие по размеру ударные элементы, аналогичные самому крупному лунному ударному элементу (~200 км), с большей вероятностью могли бы ударить по ранней Земле, а также нагреть ее поверхность. Крупные импакторы могут также способствовать потере атмосферы в результате вскрытия атмосферы.
Поздняя тяжелая бомбардировка
Короткая и интенсивная бомбардировка ранней Земли астероидами и кометами могла произойти на уровне около 3,9 Га. Эта гипотеза называется поздней тяжелой бомбардировкой или поздним лунным катаклизмом. Самые убедительные доказательства ее существования были получены из данных, полученных в рамках программы "Аполлон".
До настоящего времени в лунных бассейнах использовались изотопы, которые образовались в результате столкновений крупных астероидов: 3,85 Га (Имбрий), 3,89 Га (Серенитатис), 3,91 Га (Кризий) и 3,92 Га (Нектарис). Эти данные по бассейну поддерживают столкновения с астероидами размером около 100 км на расстоянии около 3,9 Га.
Кроме того, поскольку с увеличением размера ударного элемента уменьшается вероятность столкновений с астероидами, Луну, вероятно, также поразили сотни астероидов размером в 10 км.
Учитывая, что поперечное сечение Земли в 20 раз больше Луны по размерам, чем ее поверхность, она подверглась бомбардировке в 20 раз большему количеству астероидов, некоторые из которых были бы намного больше, чем самые крупные, чтобы попасть на Луну. Однако эта интерпретация неоднозначна, поскольку эти бассейны также могли образоваться в результате столкновений с астероидами, которые составили хвостовую часть более продолжительного и уменьшающегося по времени обстрела.
На самом деле, результаты орбитальной разведки Луны показывают, что ударные расплавы, собранные в бассейне , могут быть выброшены из бассейна реки Имбриум, что означает, что Серенитатис может быть намного старше, чем традиционно считалось. Лунные метеориты, извлеченные из Антарктиды, также имеют возраст не старше 3,92 Га, что подтверждает концепцию короткой интенсивной короткой и интенсивной бомбардировки астероидами и кометами, которая могла произойти на ранней Земле примерно в 3,9 Га. Эта гипотеза называется поздней тяжелой бомбардировкой или поздним лунным катаклизмом.
В противном случае, если столкновения астероидов на уровне 3,9 Га или ранее не имели негативного влияния на возникновение жизни, то внешняя граница остается на уровне 4,316-4,52 Га, что соответствует неопределенности в отношении даты охлаждения Мирового океана магмой и образования гидросферы.