4,8 miljard jaar tot 3,8 miljard jaar geleden
Het ontstaan van de Zon en haar planeten
De Hadean era is de vroegste era in het ontstaan van de Aarde. Het is de tijd waarbij de Proto Solar Nevel (PSN) ineenstorte waardoor Sol met haar planeten systeem gevormd werd (PSN periode) samen met de wording van de Aarde met het ontstaan van de Maan (Cryptic periode).
Aan het eind van de Hadean era ontstonden de atmosfeer en de continenten (Basin Groups 1-9, Nectarian, en de Vroeg Imbrian periode).
Hadean is in feite een vrij veel voorkomende era in de wording van planeten. Elke ster die besluit om haar momentum te verliezen door vorming van planeten komt in een Hadean era. De enige sterren die daarop een uitzondering zijn, zijn de dubbelsterren. De vorming van planeten is daar door de getijdenkrachten een zeldzaamheid. Het materiaal dat achterblijft na het verdwijnen van de accretie schijf wordt over het algemeen terug gevonden als een Asteroïdengordel die in de Lagrangepunten van de sterren gevangen is.
In de era die hierop volgt, de Archaean Era, worden de bouwstenen voor het leven gevormd.
4800 tot 4590 miljoen jaar geleden
Het begint met een langzaam roterende, bolvormige gaswolk
(Proto Ster Nebula of PSN) met een dichtheid van ongeveer 6*1010 atomen
per vierkante cm, een straal van 0,05 parsec (0,15 lichtjaar) en een temperatuur
van 10 Kelvin. Deze wolk trekt zich langzaam samen onder haar eigen zwaartekracht.
Door een nabije supernovae worden er, ongeveer 4800 miljoen jaar geleden,
(129)I en (244)Pu in een PSN geïnjecteerd (nu terug te vinden als
het verval product Xe).
Ruim honderd miljoen jaar later komt er een tweede supernovae injectie
in de gaswolk terecht. Dit keer is het 26Al, microdiamanten en 16O.
Hierdoor wordt het samentrekken van de gaswolk versterkt waardoor er binnen
100.000 jaar tijd een accretieschijf ontstaat.
De rotatie van de schijf neemt door deze samentrekking ook toe. De hierdoor ontstane centrifugale krachten werkt een verdere ineenstorting tegen. Doordat er een planeetsysteem gevormd wordt, door de aggregatie van microscopisch kleine stofkorrels, raakt de schijf haar draaimoment kwijt waardoor de tegendruk verdwijnt. De instorting vindt nu snel plaats.
Het materiaal trekt steeds sneller samen zodat in een tijdsbestek van 400.000 jaar de temperatuur binnen in de wolk oploopt. Er ontstaat een warme kern die gedurende de volgende 100.000 nog verder in elkaar trekt en voortdurend materiaal uit de accretieschijf aantrekt.
Rond 4650 miljoen jaar geleden is de temperatuur in het
centrum van de accretieschijf zover opgelopen dat de kern begint te stralen.
De lichtkracht komt nu overeen met wat de zon in haar middelbare leeftijd
zal uitstralen. Maar het ligt nog ver in het (ver)infrarood, overeenkomstig
met de temperatuur. Wanneer deze temperatuur nog verder stijgt wordt de
protoster zichtbaar als een infrarood-bron.
Binnen enkele maanden "flitst de zon op", het moment waarop
de eerste fusiereacties binnen in de kern ontstaan. Hierbij wordt door
de sterke stralingsdruk een groot gedeelte van de accretieschijf weggeblazen.
Het opflitsen van de protozon worden de protoplaneten verhit waardoor het materiaal dat samengeklit is haar interne gassen kwijt raakt. Alleen de buitenste planeten ondervinden weinig invloed van deze flitsen. Daardoor houden ze de gassen vast en groeien uit tot de huidige reuzenplaneten.
Gedurende de volgende 50 miljoen jaar blijft de protozon krimpen en neemt de temperatuur steeds verder toe. Wanneer de temperatuur in de kern is opgelopen tot ongeveer 10 miljoen graden zijn de fusiereacties stabiel geworden. Deze reacties leveren nu genoeg vermogen om de inkrimping te stoppen waardoor de zon haar stabiele fase heeft bereikt. De binnenplaneten groeien door onderlingen botsingen en versmeltingen tot ware planeten die langzaam afkoelen en stollen.
Rond 4560 miljoen jaar geleden is het zonnestelsel geboren. De planeten zoeken nog hun stabiele banen en de laatste losse meteorieten en andere brokstukken bombarderen de jonge planeten. Dit zal nog vele miljoenen jaren duren waarin vele planeten haar manenstelsel krijgen door ingevangen protoplaneten of meteorieten.
4560 tot 4150 miljoen jaar geleden
De proto Aarde heeft zich voor bijna 95% uit de planetesimalen gevormd.
Langzaam koelt de buitenste schil van de planeet af terwijl er nog steeds materiaal uit de accretieschijf
op Aarde neerslaat in het Laatste Grote Bombardement dat gedurende het hele Cryptic plaatsvindt.
Echter, 4550 miljoen jaar geleden botst de Aarde met een andere protoplaneet.
Dit resulteert in het uitstoten van een grote hoeveelheid mantelmateriaal
dat in een baan rond de proto-Aarde terecht komt. Ruim 65% van de Aarde
smelt door deze gebeurtenis waardoor enorme magmaoceanen ontstaan en de
rotatieas kantelt.
De protoplaneet die met de Aarde in botsing kwam moet maximaal 14% van de Aardse massa gemeten hebben. Afgaande op de samenstelling van de Maan moet de protoplaneet een ijzerrijke kern en een ijzerarme buitenzijde gehad hebben. De hoek waaronder de Aarde geraakt werd bedroeg ongeveer 42-50° met een snelheid van minder dan 4 kilometer per seconde (simulatie, WMF-file, 1,5 mb - http://www.swri.org/9what/releases/2001/canupmoon.htm).
Opnieuw begint de Aarde zich af te koelen en 4500 miljoen jaar geleden start de Aarde met het ontgassen van haar binnenste. Hierdoor ontstaat binnen een paar miljoen jaar 80% van de atmosfeer. Gedurende het Laatste Grote Bombardement komen er veel grote waterrijke kometen op Aarde terecht, waardoor de hoeveelheid waterdamp in de jonge atmosfeer aanzienlijk groter wordt. Door de aanhoudende afkoeling van de Aarde condenseert de waterdamp en begint het te regenen waardoor langzaam maar zeker de oceanen ontstaan. Dit proces duurt tot de Basin Groups 1-9 (4150 miljoen haar geleden.)
De atmosfeer bestaat hoofdzakelijk uit koolstofdioxide met stikstof alleen als sporenelement. Ongeveer 5% bestaat uit waterstof. Halverwege de Cryptic periode begint de hoeveelheid stikstof flink toe te nemen door de aanhoudende condensatie waterdamp. Dit gebeurt ten koste van de koolstofdioxide. Dit gas ondergaat een chemische verandering en slaat op de oceaanbodem neer als Leisteen.
4150 tot 3950 miljoen jaar geleden
De oceanen bedekken de Aarde.
Hoewel het oppervlak grotendeels is afgekoeld, blijft de mantel van de
Aarde heet. Op veel plaatsen worden door gigantische vulkaanuitbarstingen
eilanden gevormd. Deze eilanden drijven over het oppervlak van de Aarde
door de bewegingen van mantel (plaat-tectoniek). Door deze (relatief)
snelle bewegingen van de eilanden komt het af en toe voor dat er eilanden
botsen. Deze vormen grotere eilanden en langzaam ontstaan op die manier
de continentale platen. Door deze plaat-tectoniek verliest de Aarde snel
warmte uit de diepere delen.
De atmosfeer van de Aarde veranderd ook snel. De hoeveelheid koolstofdioxide neemt af en de hoeveelheid stikstof evenredig toe. Ook de 5% waterstof begint te verdwijnen. Tegen het einde van de Basin Groups is stikstof de hoofdcomponent van de atmosfeer geworden en de hoeveelheid blijft stijgen.
3950 tot 3850 miljoen jaar geleden
De tot nu toe gevormde eilanden waren nog niet stabiel. Hoewel er kleine continenten gevormd waren, verdwijnen ze ook weer onder de zeespiegel. Dit proces blijft onverminderd doorgaan tot de mantel dusdanig is afgekoeld dat de plaat-tectoniek minder snel wordt. Tegen het einde van het Nectarian zijn de eerste definitieve en blijvende rotslagen gevormd en de continentvorming gaat nu in snel tempo door.
3850 tot 3800 miljoen jaar geleden
Het eerste pseudocontinent is gevormd. De basis voor wat
later het supercontinent Rodina wordt.
In de oceanen ontstaan in de hete broedkamers bij de onderzeese vulkanen
vreemde chemische bindingen. Enkele daarvan "groeien" verder
en "ontwikkelen" zich in de basisvormen voor de aminozuren.