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명왕누대(冥王累代, Hadean Eon)는 시생누대 이전의 지질 시대로, 국제층서학회(ICS)가 정의한 바에 따르면, 대략 46억 년 전 지구가 형성되면서 시작되어 약 40억 년 전에 끝났다.[1] 단, 국제층서학회는 2016년에 이 상태를 '비공식적'이라 설명한 바 있다.[2] 명왕누대의 영문명칭은 "Hadean"인데, 이는 본래 지질학자 프레스턴 클라우드(Preston Ercelle Cloud Jr.)가 알려진 바 지구상에서 최고(最古)의 암석 이전의 시기를 명명하고자 1972년에 붙인 이름이다.[3][4] 한편, 브라이언 할랜드(Walter Brian Harland)는 후에 거의 같은 시기를 "Priscoan period"라 명명하였는데, 이는 '고대(ancient)'라는 뜻의 라틴어 priscus에서 따온 것이다.[5] 다른 오래된 문헌들에서는 이 시기를 "Pre-Archean"(선시생누대, 先始生累代)라고도 한 것을 볼 수 있다.[6][7]
| ▲ | ▲ | |
| 선 캄 브 리 아 초 누 대 |
원생누대 | 신원생대 |
| 중원생대 | ||
| 고원생대 | ||
| 시생누대 | 신시생대 | |
| 중시생대 | ||
| 고시생대 | ||
| 초시생대 | ||
| 명왕누대 |
돌과 화석, 생명체 등의 지질학적 증거가 거의 없는 시대이다.[8][9] 데이아 가설에 따르면, 원시행성 데이아(Thea)와 충돌하면서 데이아가 달이 되었으며, 지구의 맨틀과 지각이 생겼지만, 바다는 형성되지 않았다. 그러나 또 다른 가설에 의하면 이미 40억 년 전에 오늘날과 같은 육지와 바다가 형성되었을 것으로 여겨지기도 한다.
뒤따르는 시생누대와 원생누대를 포함하여 선(先)캄브리아 시대라고도 한다.
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"명왕누대"는 "Hadean"을 직역한 것이다. 영문명칭인 "Hadean"은 그리스 신화에 등장하는 지하세계의 신이자 지하세계 자체를 가리키기도 하는 "Hades"(하데스)에서 유래하였는데, 이는 마치 지옥과 같았던 당시 지구의 상태를 효과적으로 표현한 것이다. 당시 지구는 이제 갓 만들어져 매우 뜨거운 상태였는데, 이는 강착된지 얼마 되지 않은 데다 반감기가 짧은 방사성 원소들이 많았고, 또한 태양계의 다른 물체들과의 충돌이 잦았기 때문이다.
이 시기의 흔적은 지구상에 거의 남아있지 않기 때문에, 공식적인 하위분류는 없다. 다만, 비공식적으로는 달의 주요 지질시대 중 몇 부분이 명왕누대와 관련이 있어 이를 종종 지구의 같은 기간을 나타내는 데 사용하기도 한다.
달의 지질시대는 이러하다.
- 선(先)넥타리아기: 달의 지각이 형성된 45억 3,300만 년 전으로부터 39억 2천만 년 전까지.
- 넥타리아기: 39억 2천만 년 전부터 대략 38억 5천만 년 전까지의 시기로, 이 이론에 따르면 후기대폭격이 점차 줄어들던 시기.
2010년, 명왕누대보다 선행하는 선(先)네펠레아누대와 혼돈누대를 포함하고, 명왕누대를 세 시대로, 그리고 각 시대를 두 시기로 나누는 새로운 구분법이 제안되었다. 이에 따르면 명왕누대는 고명왕대와 중명왕대, 그리고 신명왕대로 나뉘는데, 고명왕대(古冥王代, Paleohadean Era)는 헤파이스토스기(Hephaestean Period, 4.5~4.4 Ga)와 야곱기(Jacobian Period, 4.4~4.3 Ga)로, 중명왕대(中冥王代, Mesohadean Era)는 캐나다기(Canadian Period, 4.3~4.2 Ga)와 선지각기(先地殼紀, Procrustean Period, 4.2~4.1 Ga)로, 신명왕대(新冥王代, Neohadean Era)는 아카스토스기(Acastan Period, 4.1~4.0 Ga)와 프로메테우스기(Promethean Period, 4.0~3.9 Ga)로 각각 나뉜다.[10] 다만, 이러한 시기구분은 2017년 2월, 국제지질학회에서 채택되지 못하였다.
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20세기 후반, 지질학자들은 그린란드 서부와 캐나다 북서부, 서호주에서 명왕누대 시기의 암석을 확인하였다. 서호주에서 발견된 암석은 2015년, 생물질잔류량에 의한 분석에 따른 탄소 흔적을 통해 41억 년 된 것임이 밝혀졌다.[11][12]
가장 오래된 것으로 측정된, 서호주의 내리어(Narryer) 편마암지대에 위치한 잭 힐스(Jack Hills)에서 채취한 변성사역암에 포함된 지르콘 결정은 44억 4백만 년 전(오차범위 ± 800만 년)의 것으로 측정되었다.[13] 이 지르콘은 안정적으로 측정되는 가장 오래된 지르콘이 측정되는 43억 5천만 년 전으로부터 살짝 벗어나는데, 이는 지구가 형성되었을 것으로 생각되는 가(假)시간으로부터 약 2억 년쯤 후다.[13]
많은 다른 곳에서, 오래된 바위 속에 포함된 명왕누대 지르콘의 포로암편(혹은 잔존물)은 오래된 암석지대에 신생암석이 형성되어 일부 오래된 물질들과 합성되었음을 가리킨다. 가령, 남(南) 가이아나, 가이아나 순상지의 아이오크라마층에서 채취된 지르콘은 42억 2천만 년 된 것으로 측정되었다.[14]
한편, 명왕누대의 암석이 거의 없는 것은 태양계 형성 이후에도 남아있던 상당한 양의 소행성과 운석들이 명왕누대시기까지 지구에 떨어졌기 때문일 수 있다. 후기대폭격 시기에 있었던 큰 충돌이 초기 지구에서 형성되던 원시대륙조각을 흩어버렸기 때문이라는 것이다.
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충분한 양의 물이 지구를 형성한 물질들에 녹아들어 있었다.[15] 형성기 지구의 질량이 지금보다 작을 때에, 물분자는 지구의 중력을 더 쉽게 탈출했을 것이다. 수소와 헬륨은 대기탈출의 효과로 (심지어 지금까지도) 꾸준히 탈출하는 것으로 생각된다.
고(古)행성의 일부가 큰 충격을 받아 깨지면서 달을 형성했다는 이론도 있는데, 이에 따르면 이로 인해 지구의 한두 군데가 크게 녹았을 것으로 여겨진다. 오늘날 지구의 구성을 볼 때, 지구를 완전히 녹여 거대한 암석들을 뒤섞을 만큼의 재용융은 없었을 것으로 보인다.[16] 그러나 이 충격으로 인해 상당량의 파편이 기화되어 젊은 지구 주위의 암증기권(巖蒸氣圈)을 형성하였을 것이다. 암증기는 2천 년 내로 응집하여 고온의 휘발성 물질들을 남겼는데, 이는 아마도 수소와 수증기가 포함된 두터운 이산화탄소 대기가 되었을 것이다. 230°C의 표면온도에도 불구하고 물로 된 바다는 존재하였을 것인데, 이는 두터운 이산화탄소 대기로 인해 기압이 27기압을 상회하였으므로 물이 액체 상태로 존재했을 것이기 때문이다. 지구가 식어감에 따라 대기로부터 상당히 많은 이산화탄소가 대양의 물에 녹아 줄어들었다. 그러나 이 수준은 새 지표면과 맨틀이 주기적으로 나타나면서 크게 오르락내리락하였다.[17]
지르콘에 대한 연구를 통해 (액체 상태의) 물이 적어도 지구가 형성된 직후인 44억 년 전에 이미 존재했음이 밝혀졌다.[18] 이는 대기의 존재를 필요로 한다. 차가운 초기지구이론(The Cool Early Earth Theory, CEE)은 대략 44억 ~ 41억 년 전의 기간을 망라한다.
2008년 9월, 지르콘에 관한 연구에 의하면 호주의 명왕누대 바위는 40억 년 전(대략 지구가 형성된지 6억 년 후) 판 구조가 존재했음을 가리키는 광물을 포함함이 밝혀졌다.[19][20] 만일 이것이 사실이라면, 지구가 고온의 용융상태의 표면과 이산화탄소로 가득 찬 대기상태에서 오늘날과 매우 비슷한 형태로 변화를 끝마치기까지의 시간은 대략 40억 년 전으로 거칠게 추산해볼 수 있을 것이다. 지각판의 활동과 해양은 상당량의 이산화탄소를 포획하였고, 이로써 온실효과는 줄어들어 표면온도가 더욱 식어들고 단단한 암석이 형성되어 마침내 생명이 탄생할 수 있었다.[19][20]
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