Докембрий - это название первого суперэона в истории Земли. Это разделение времени - около семи восьмых истории Земли - длилось от первого образования планеты (около 4,57 миллиарда лет назад) до геологически внезапного разнообразия многоклеточной жизни, известного как Кембрийский взрыв (обычно датируемый примерно 542 миллионами лет назад).
Докембрий обычно имеет три эона: катархейский, архейский и протерозойский. Некоторые ученые признают четвертый эон, который они называют Chaotian, который предшествует другим и является временем первого формирования нашей солнечной системы.
Катархейский Эон
Катархей (также гадей (англ. Hadean), хэдий, азой, антезой, преархей, приской) произошел от 4,6 до 4 миллиардов лет назад. Он назван от греческого κατἀρχαῖος — «ниже древнейшего». В катархей солнечная система формировалась в облаке пыли и газа, известном как солнечная туманность, которая в конечном итоге породила астероиды, кометы, луны и планеты.
Астрогеофизики предполагают, что около 4,52 миллиарда лет назад протоземля столкнулась с планетоидом размером с Марс по имени Тейя. Столкновение увеличило массу Земли примерно на 10 процентов. Обломки от этого столкновения объединились, чтобы сформировать Луну. Предполагается, что железное ядро Тейи опустилось к центру все еще расплавленной Земли, что придало ядру этой планеты достаточную плотность, чтобы начать охлаждаться. Более легкие элементы, «плавающие» на поверхности, начали образовывать пену из коркового материала. Эта ранняя кора часто переворачивалась и поглощалась расплавленным внутренним слоем. Есть несколько земных горных пород катархейских времен, всего несколько минеральных фрагментов, найденных в субстратах песчаника в Австралии. Однако изучение лунных образований показывает, что система Земля/Луна продолжала подвергаться бомбардировке из-за частых столкновений астероидов по всему Катерхею.
Архейский Эон
Между 4 миллиардами и 2,5 миллиардами лет назад начал формироваться континентальный щит. Примерно 70 процентов континентальной суши было сформировано за это время. Небольшие «островные» массивы суши плавали в расплавленных «морях». Земля приобрела достаточно массы, чтобы удерживать восстановительную атмосферу, состоящую из метана, аммиака и других газов. Вода от комет и гидратных минералов сконденсировалась в атмосфере и выпала в виде проливного дождя, охладив планету и наполнив первые океаны жидкой водой.
Точно, когда и как это произошло, неизвестно, но микрофоссилии того времени указывают на то, что жизнь в океанах зародилась примерно от 3,5 до 2,8 миллиардов лет назад. Вполне вероятно, что эти микроскопические прокариоты возникли как хемоавтотрофы, анаэробные бактерии, способные получать углерод из двуокиси углерода (углекислый газ). К концу архея дно океана было покрыто живым ковром из бактериальной жизни.
Протерозойский эон
Протерозойский эон также называют криптозойским («веком скрытой жизни»). Примерно 2,5 миллиарда лет назад образовалось достаточно защитной породы, чтобы начать узнаваемые геологические процессы, такие как тектоника плит. Геология должна была присоединиться к биологии, чтобы продолжить движение Земли от расплавленного ада до живой планеты. Принято считать, что разные типы прокариотических организмов образуют симбиотические отношения. Некоторые типы, более эффективные в преобразовании энергии, были охвачены более крупными защитными «пузырями», способными защитить их от суровых условий окружающей среды. Со временем симбиотические отношения стали постоянными, и компонентами «преобразования энергии» стали хлоропласты и митохондрии первых эукариотических клеток. Микрофоссилии этих ранних клеток называются акритархами.
Около 1,2 миллиарда лет назад тектоника плит вынудила доступный щитовой камень столкнуться, образовав Родинию (от слова «Родина»), первый суперконтинент Земли. Прибрежные воды Родинии были заполнены округлыми колониями фотосинтезирующих водорослей, известных как строматолиты. Фотосинтез начал добавлять кислород в атмосферу, оказывая давление на организмы, адаптированные к восстановительной атмосфере ранней Земли.
После короткого ледникового периода в середине протерозоя организмы подверглись быстрой дифференциации. Эдиакарский период, последний из протерозойской эры, видел первые многоклеточные организмы. Автотрофы и гетеротрофы с мягким телом заполнили районы континентального шельфа вокруг Родинии. Многие из них были книдариями, похожими на маленьких медуз с радиальной симметрией тела и специализированными клетками, которые жалили добычу и переносили ее в полость тела. Окаменелости показывают, что существенно разные популяции населяли разные местности. Некоторые бентические (обитающие на морском дне) организмы использовали мускулистую «ногу», чтобы цепляться за дно океана, подобно современным морским перьям. Окаменелости кимбреллы демонстрируют четкую переднюю/заднюю ось, двустороннюю симметрию тела и некоторые признаки того, что они могут ползать. Некоторые ученые относят их к моллюскам.
Граница между эдиакарским периодом протерозойской эры и кембрийским периодом палеозойской эры не так четко очерчена, как это когда-то считалось. Раньше считалось, что увеличение насыщения кислородом вызывает массовое вымирание эдиакарских форм и геологически внезапное распространение новых сложных форм. Теперь понятно, что существовало много сложных многоклеточных животных, способных жить в условиях повышенного содержания кислорода в эдиакарской среде. Однако почти все они были мягкотелыми существами, которые оставили после себя очень мало ископаемых следов. Относительное обилие кембрийских окаменелостей представляет собой увеличение животных с обызвествленными частями тела, которые легко окаменели, а не массовое вымирание эдиакарской жизни, как когда-то считалось.