Катархе́й (греч. κατἀρχαῖος — «ниже древнейшего», также гадей (англ. Hadean)[1 1], хэдий[1], азой, преархей, приской[1 2]) — геологический эон, интервал геологического времени, предшествовавший архею[1]. Осадочные породы из катархея неизвестны.
Начался с образования Земли — около 4,6 млрд лет назад. Верхняя граница проводится по времени 4,0 млрд лет назад (точно). Таким образом, этот эон охватывает первые 600 млн лет истории Земли. В современной геохронологической шкале он не разделён на эры и периоды[2].
После архейского эпизода расплавления верхней мантии и её перегрева с возникновением магматического океана вся первозданная поверхность Земли вместе с её первичной и изначально плотной литосферой очень быстро погрузилась в расплавы верхней мантии. Этим объясняется отсутствие катархея в геологической летописи.
В популярной литературе распространено представление о бурной вулканической и гидротермальной деятельности на поверхности Земли[3], которое не соответствует научным представлениям[4]. Никаких вулканов, извергающих на поверхность молодой Земли потоки лавы, фонтанов газов и паров воды в те времена не было, как и не существовало ни гидросферы, ни плотной атмосферы[5]. Те же небольшие количества газов и паров воды, которые выделялись при падении планетезималей и осколков Протолуны, поглощались пористым реголитом.
Земля сразу после своего образования была сравнительно холодным космическим телом — температура в её недрах нигде не превышала температуру плавления вещества. Она имела достаточно однородный состав, не существовало ни ядра, ни земной коры[5].
Рельеф напоминал испещрённую кратерами поверхность Луны, однако был сглажен из-за сильных и практически непрерывных приливных землетрясений и сложен только монотонно тёмно-серым первичным веществом, покрытым сверху толстым слоем реголита.
Сутки в начале катархея длились 6 часов и приблизительно равнялись периоду обращения Луны, однако последний очень быстро возрастал[4].
В начале катархея Луна находилась на границе предела Роша, то есть на расстоянии около 17 тысяч километров от Земли, но это расстояние быстро увеличивалось (поначалу со скоростью около 10 км/год). К концу катархея скорость удаления Луны от Земли снизилась до 4 см/год, а расстояние между ними в это время составляло около 150 тысяч километров[6].
В материале, из которого образовалась Земля[7], могло быть значительное количество воды. В процессе формирования планеты, когда она была менее массивной, молекулы воды преодолевали земную гравитацию с большей легкостью. Водород и гелий, как полагают, постоянно улетучиваются и по сей день из-за рассеивания атмосферы.
При ударном формировании Луны породы на одном или двух больших участках поверхности прото-Земли должны были расплавиться. Нынешний состав не соответствует полному плавлению, так как трудно полностью расплавить и смешать огромные массы горных пород[8]. Тем не менее изрядная часть материала должна была испариться при таком воздействии и из испарившихся горных пород вокруг молодой планеты появилась бы атмосфера. В течение двух тысяч лет испарившиеся горные породы конденсировались, в результате чего оставались горячие летучие вещества, которые, вероятно, образовали тяжелую углекислую атмосферу с водородом и водяным паром. Жидкая вода океанов существовала несмотря на поверхностную температуру 230 °C из-за давления тяжёлой атмосферы, состоящей из углекислого газа. Охлаждение продолжалось, в атмосфере значительно снизилось количество углекислого газа из-за субдукции и растворения в воде океанов, но концентрация резко колебалась из-за новых движений земной коры и мантии[9].
При исследовании циркона обнаружили, что жидкая вода, возможно, существовала ещё 4400 миллионов лет назад, вскоре после образования Земли[10][11]. Если эта гипотеза верна, то время, когда Земля завершила переход от наличия горячей расплавленной поверхности и атмосферы, полной диоксида углерода, к состоянию во многом такому же как сегодня, можно условно датировать примерно 4 миллиарда лет назад. Действие тектоники литосферных плит и океанов поглотило большое количество углекислого газа, устранило тем самым парниковый эффект и привело к гораздо более прохладной температуре поверхности и формированию твёрдых пород, и, возможно, даже жизни[10][11].
Катархей (геология).