Le Précambrien est un superéon regroupant les trois premiers éons de l'histoire de la Terre (Hadéen, Archéen et Protérozoïque), et précédant le quatrième et dernier (Phanérozoïque). Il couvre la plus grande partie de l'échelle des temps géologiques, puisqu'il s'étend de la formation de la Terre il y a environ (milliards d'années) à l'émergence il y a (millions d'années). d'une abondante faune d'animaux à coquille rigide, marquant l'entrée dans la première ère du Phanérozoïque (le Paléozoïque) et sa première période (le Cambrien).
Étymologie Le terme de « Précambrien » est , puisqu'il était utilisé pour désigner de façon plus ou moins vague la période méconnue précédant l'ère Primaire. Le mot est calqué sur le terme Cambrien, qui vient lui-même du nom latin du pays de Galles, Cambria.
Aujourd'hui, il est toujours utilisé par les géologues et les paléontologues pour désigner les trois premiers éons sous une seule expression. On a quelque temps parlé d'éon Cryptozoïque, puis le triptyque « Protérozoïque », « Archéen » et « Hadéen » a mis ce terme en désuétude.
Environnement planétaire au Précambrien Bien que le Précambrien couvre 88 % de l'histoire de la Terre, il reste encore bien moins connu que les douze périodes géologiques qui lui succèdent lors du Phanérozoïque.
Formation de la Terre Le système solaire s'est formé il y a . La proto-Terre se serait formée par accrétion de matière résiduelle au sein d'une nébuleuse primitive, il y a environ .
Selon toute vraisemblance, peu après avoir pris sa forme grossièrement sphérique, elle aurait été percutée par une proto-planète de la taille de Mars appelée Théia. Cet « impact géant » se serait produit vers . Les débris éjectés auraient alors formé un anneau de matière autour de la Terre. Cet anneau de matière aurait donné naissance, par le même processus d'accrétion, au seul satellite naturel de la Terre, la Lune.
Certains spécialistes datent le début de l'Hadéen au moment de cet évènement.
Une croûte terrestre stable semble en place vers , comme l'indiquent les cristaux de zircon retrouvés dans l'ouest de l'Australie (datés vers Wilde SA, Valley JW, Peck WH et Graham CM (2001) Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4.4 Gyr ago. Nature, v. 409, pp. 175-178. http://www.geology.wisc.edu/%7Evalley/zircons/Wilde2001Nature.pdf).
L'atmosphère réductrice L'atmosphère primitive est due au dégazage de la Terre. Une activité volcanique importante y contribue. Les gaz volcaniques sont constitués de vapeur d'eau à plus de 80 %, de dioxyde de carbone entre 6 et 12 %, d'H2S ou de SO2 à 3 %… Après refroidissement, une grande part de cette eau va se condenser pour former les océans. L'atmosphère résultante, riche en diazote, dioxyde de carbone, eau, dioxyde de soufre et peut-être chlorure d'hydrogène, ammoniac et méthane, serait hostile à la vie actuelleLes grands cycles biogéochimiques : perspective historique.
Entre , les paléosols montrent un appauvrissement en fer. Celui-ci, solubilisé en fer ferreux (Fe2+) par l'atmosphère modérément réductriceUne atmosphère avec une pression partielle de dioxygène de l'ordre de 1 % de l'actuelle., s'accumule dans les océans et précipite sous forme de pyrite ou d'oxydes dans les gisements de fer rubanés (). Compte tenu des éléments présents dans l'air, le sol et l'eau, les couleurs dominantes devaient être le rouge pâle pour le sol et le vert olive pour les océans.
La constance du δ13Corg, le carbone 13, depuis −3,5 voire , indique une fixation du carbone par l'enzyme Rubisco. La vie est en fait le fruit de l’évolution de la matière organique, située à des niveaux d’organisations et de structurations très complexes. La matière organique est caractérisée par des échanges chimiques réalisés entre les différentes molécules composées de carbone, d’azote, d’oxygène, d’hydrogène, de phosphore, etc. Ces échanges sont alors effectués à partir de différentes réactions d’oxydoréductions ou de transferts d’électron. Il s’agit en fait, d’un phénomène purement chimique, fondé sur l’échange d’électrons ou d’atome d’hydrogène. La vie sur terre est construite sur la chimie du carbone, en raison de son potentiel électrochimique (électronégativité) très élevé qui se montre capable d’entretenir quatre liaisons chimiques différentes à la fois. Ces propriétés augmentent les différentes possibilités de combinaisons atomiques et moléculaires, portées sur la diversification des molécules organiques. La multiplicité de ces combinaisons constitue un phénomène nécessaire aux différents processus d’évolution et de développement de la vie. Ce type de réaction chimique appliqué aux différentes molécules centrées sur la chimie carbone, est représenté et regroupé à l’intérieur des différentes réactions biochimiques de la matière vivante.
L’énergie des atomes provient essentiellement de leurs différentes configurations électroniques, c’est-à-dire du nombre total d’orbites remplies d’électrons et formant différentes couches superposées que possèdent les atomes, et du nombre d’électrons de valence situés sur la dernière orbite de l’atome et déterminés par la distance de ses derniers au noyau. Cette configuration électronique est déterminée par le nombre de protons confinés à l’intérieur du noyau atomique et qui est toujours le même que le nombre total d’électrons, sauf dans les états d’ionisation de la matière ; l’atome présente donc une charge et un potentiel électrique neutre. Ces différents attributs de l’atome détermineront les différents potentiels réactionnels électromagnétiques et électrochimiques de la matière, c’est-à-dire de l’électronégativité ou de l’électropositivité d’un atome ou d’un élément chimique. Le remplissage ou la soustraction en électron(s) de la dernière couche électronique de valence, qui s’effectuent d’une manière bien spécifique d’une couche électronique à l’autre, donne aux atomes ou aux éléments chimiques, certaines propriétés ioniques et électriques supplémentaires.
Les réactions d’oxydoréduction impliquent des atomes donneurs d’électrons ou des molécules donneuses d’atomes d'oxygène ; ils seront alors oxydés après la réaction, comme pour le gaz carbonique (CO2) qui est l’état d’oxydation maximum pour le carbone. Ici le carbone a donné deux de ses électrons de valence à chacun des atomes d’oxygène, de façon à établir les deux liaisons covalentes. L’oxygène présente une affinité ou une électronégativité chimique plus grande que le carbone, le rendant ainsi beaucoup plus réactif que ce dernier, envers les différentes réactions électrochimiques de la matière. L’état d’oxydation donne aux atomes et aux molécules une certaine forme de stabilité réactionnelle, par rapport à leur état plus réduit se trouvant alors dans un milieu à forte teneur en oxygène. Ainsi l’hydrogène, qui est l’élément le plus électropositif et le plus simple du tableau périodique, ne possédant qu’un seul proton et un seul électron, aura tendance à se joindre et à donner son électron aux éléments chimiques les plus électronégatifs, comme l’oxygène pour former entre autres des molécules d’eau (H2O). Dans ce cas l’hydrogène, tout comme le carbone de l’exemple précédent, est dans un état oxydé et l’oxygène est dans un état réduit, ayant capturé deux nouveaux électrons, rendant ainsi la molécule d’eau plus stable envers les réactions électrochimiques. L’oxygène a la fâcheuse habitude de voler les électrons à ses partenaires tout en les oxydant du même coup.
Il y a aussi les molécules ou les atomes accepteurs d’électrons ou d’atomes d’hydrogène ; ils seront alors réduits après la réaction, comme pour le méthane (CH4) qui est l’état de réduction maximum pour le carbone. Ici les quatre atomes d’hydrogène ont donné au carbone leur seul électron de valence, pour ainsi former les quatre liaisons covalentes de cette molécule. Ici l’hydrogène est dans un état oxydé, ayant joué le rôle d’un agent réducteur pour le méthane, tout comme le carbone dans la molécule de , et le carbone est dans un état réduit, ayant joué le rôle d’un agent oxydant pour cette molécule, tout comme l’oxygène dans la molécule de . Les molécules de méthane (CH4) ou gaz des marais, seront donc très réactives et inflammables en présence d’oxygène moléculaire () contenu dans l’atmosphère, ou envers d’autres atomes ou molécules présentant une électronégativité, une affinité ou une attirance chimique plus grande, comme l’azote, le fluor et le chlore par exemple, pouvant provoquer ainsi différentes réactions chimiques très rapides, et pouvant même être à l'occasion très explosives. Ainsi selon la proportion d’atomes d’oxygène et d’hydrogène entrant dans la composition des différents composés chimiques ou organiques, ils seront soit dans un état oxydé ou réduit. Comme pour les hydrocarbures, les acides gras, les graisses représentées par les lipides, et tous les hydrates de carbone regroupant les sucres. Ces différents composés organiques sont très réactifs, en présence d’oxygène ou d’atomes présentant des affinités et des propriétés équivalentes, ils sont caractérisées par leurs différents états réduits, pouvant ainsi servir de réserves d’énergie pour toutes sortes de réactions biochimiques effectuées à l’intérieur des cellules.
Les différents processus pouvant conduire à l’origine et à l’évolution de la vie font donc partie intégrante des lois de la nature. Étant tout simplement une forme d’organisation supérieure que peut prendre la matière, qui «cherche» ainsi par tous les moyens possibles et selon ses différentes propriétés, à établir des affinités électrochimiques de plus en plus complexes entre les différents composants d’un milieu quelconque. Ceci afin d’acquérir une certaine forme d’équilibre envers leurs différents potentiels d’énergie, et non étant le seul fruit du hasard. Ainsi après la formation d’un système planétaire et selon les conditions du milieu, face aux différentes conditions nécessaires à l’éclosion et au maintien de la vie, celle-ci se développera petit à petit à la surface de la planète en formation et prendra par la suite toutes sortes de directions évolutives, pouvant alors se manifester sous différentes formes de vie biologique. Et pourquoi pas, pour finalement atteindre le niveau d’évolution et de développement conduisant à la prise de conscience, comme cela a déjà eu lieu sur notre propre planète.
Certaines des molécules organiques, qui sont essentielles au développement initial de la vie, sont déjà présentes dans les différents milieux interstellaires, lors de la formation des systèmes protoplanétaires et situées entre autres, à l’intérieur des gigantesques nuages moléculaires galactiques. Matière organique dont nous retrouvons de plus en plus les traces à l’intérieur de notre propre galaxie. Plusieurs centaines de molécules interstellaires ont déjà été répertoriées jusqu’à ce jour, dont une soixantaine sont d’origine organique entrant dans la fabrication ou constituant tout simplement la matière vivante actuelle. Les conditions gravitationnelles étant alors favorables à la concentration de tous ces éléments chimiques et organiques à la surface des objets planétaires en formation, comme les grains de poussière, les cailloux, les planétésimaux, les comètes, les astéroïdes et les planètes. Il est donc rendu possible de poursuivre et de comprendre mieux la suite des évènements, qui sont alors axés sur l’origine et l’évolution de la vie.