138億年前宇宙起源自“大爆炸”，即一個體積無限小，密度無限大的物質發生了爆炸。
大爆炸奇點
約60億年前，一個含有氣體和塵埃的旋轉碟型雲向內崩塌創造了太陽系。太陽系的行星可能由軌道塵埃和岩石相互碰撞融合而成。
太陽系之初
在太陽系形成過程中，地球有大量岩石、冰碎片連同塵埃和氣體聚合而成。當這些物質在46億年前相互碰撞時，產生了巨大的能量，將地球加熱到5000攝氏度。
最初的地球
隨之而來的是持續了1億年的“熔融”，這期間的地球內部形成了如今的形態。較重的鐵和鎳下沉到地球中心，形成了一個半徑為3470米高密度熱核。較輕的礦物質則上移到地球表面，在約45億年前形成岩石外殼。在地殼和地核之間形成了厚2900千米的熱岩石層，這就是地幔。從這個炎熱內部上升的熱流，仍在不斷地重塑著地表形態，如火山噴發和地震。
人們認為，在約45億年前，一個火星大小的行星撞入地球。
行星撞入地球
月球 阿波羅計劃從月球帶回來的岩石可追溯到45億年前。這比地球略微晚了一點，月球可能由地球與其他星體撞擊後噴散出來的岩石構成，但也有極少部分人認為是被地球引力捕獲而來的無關物體。
從創造了宇宙的“大爆炸”到地球生命的出現，中間相隔了大約100億年，而更復雜生物的出現則還要等30億年。
到了40億年前，地殼冷卻，微生物便應運而生。生命到底如何起源？這仍是現今科學界爭論最大的問題之一。在20世紀50年代早期，芝加哥大學斯坦利·米勒通過實驗表明，利用原始大氣、一部分水和幾道閃電，就可以創造出生命基本構成之一——氨基酸。還有科學家推測，最早的有機分子可能源自太陽系的某個地方，由40億年前撞擊地球的隕石攜帶而來。不管最早的細菌是如何而來，它們都不得不在極端的環境中生存，沒有氧氣、沒有保護地、暴露在太陽的紫外線照射中。
約35億年前，地球氣溫下降，海洋和早期的大氣得以形成。
冷卻的地球
生命的起源 地球早期歷史是一個緩慢卻劇烈變化的過程，隨著炙熱的地表逐漸冷卻，微小生命的第一個跡象得以顯露。
碳足跡 我們最早發現的實體化石已有35億年的歷史，但可能再早兩億年的岩石中有著更古老的生物足跡，不過這些岩石形成於地球較年輕時，因此經受了當時的高溫和高壓，在此過程中並不能保存下來，35億年前也就不存在化石。不過，生物的某些化學成分卻能夠耐受高溫和高壓，所以即便實體化石不能存在，卻能找到化石學足跡。
37億年前碳足跡
地表上年數超過35億年的岩石很少能見到，少數可見的地方之一是在格陵蘭島西部的衣蘇阿。這些37億年前的岩石含有可能是光合細菌留下的碳足跡。它們棲息在水錶，遺體掉落到海底上，在海底的沉積物中積累。
早期的生命跡象 到了35億年前，原始藻類和微生物大量分佈在溫暖的淺水邊緣像墊子一樣覆蓋在海底沉積物表面，當這些墊子週期性地被沉積物覆蓋時，原始微生物便會朝著陽光向上遷移，在較高的地方形成新的墊子。這一過程最終形成了獨特的“疊層石”高地。這些高地是前寒武紀早期光禿禿的火山環境中唯一可見的生命跡象。
遠古疊層石形成
疊層石 肉眼可以看見的最早化石是疊層石，是位於大陸架淺水區富含石灰質的層積結構。第一批疊層石有30多億年的歷史，最近發現的有37億年前的疊層石，這是前寒武紀早期最普遍的化石。疊層石是由藍藻的光合作用形成的，起初在海底上形成墊子，地，墊子被沉積物覆蓋之後，微生物便會向上遷徙，形成一系列高一米寬30釐米的層積。類似的層積在如今的熱帶溫暖水域仍可發現。這些層積十分獨特，非常容易形成化石。
疊層石化石 這些疊層石標本來自美國蒙大拿州冰川國家公園的前寒武紀海洋地層。
疊層石
如今，與古代光合細菌相似的浮游生物構成了大多數水生食物鏈的基礎。
陸地、海洋和生命。大規模火山氣體和水蒸汽的噴發形成了早期大氣和最早的地表水。但地質學家仍不確定陸地或陸殼是如何形成的。約40億年前地殼內較輕的富硅質岩石也許攀升到足夠高度，從而形成陸地“島嶼”，約10億年後，這些“島嶼”之間的碰撞被認為是最早的大型陸地的形成原因。
水生微生物，生命之始 已知最早的地球生物化石發現於已有35億年曆史的海底沉積岩中。這些微生物生存在沒有氧氣的環境中，還要經受極端溫度和酸性海水的考驗。
在前寒武紀早期，地球大氣幾乎全部由氮氣和二氧化碳構成，因此，當時所有的生命形式都是厭氧菌。
生存在極端環境中 20世紀80年代以來，人們發現現代的原始生物也可以生活在多種極端環境中。這為了解古代微生物如何生存提供了寶貴的經驗。美國懷俄明州黃石國家公園的噴泉是嗜熱菌的家，它們在85攝氏度的水溫中也能生長繁盛。而走另一個極端的，但是嗜冷菌，它們喜歡生活在南極洲的海水裡，那裡的溫度僅有五攝氏度。嗜鹼菌生活在鹼湖裡，而嗜酸菌則生活在酸水中。
嗜熱菌生存環境
海底溫泉的發現還揭露了“化能合成”的微生物的存在，它們不需要陽光就能繁殖自身細胞。這些都屬於單細胞生物，能適應100攝氏度以上的高溫，以沸水溶解的礦物質鹽為食物。
所以，這些極端微生物都屬於已知最早的原始生物——古細菌。古細菌和真細菌“包括藍藻”都屬於無細胞核的小細胞原始生物，這一點將它們與更高級的生命形式如動植物區分開來，後者為有細胞核的大細胞。古細菌能夠在沸水、冰、酸、鹼和黑暗等極端環境中生存。古細菌還是厭氧菌，也就是說，它們無需氧氣就能生存。
大西洋底的黑煙筒 在大西洋海底發現的深海熱泉能夠噴出富含礦物質的水，早期微生物便以這些礦物質為食。
海底煙囪
氧氣產生 所有的光合作用微生物都會產生氧氣，這是利用二氧化碳，水和陽光繁殖細胞的副產品。大氣中氧氣的累積，直到25億年前才變得顯著。此時的微生物更加繁盛。在此之前，大氣中含量最多的是氮氣和二氧化碳。
燧石 加拿大安大略省西部的燧石沉積岩“磁質石”富含二氧化硅，已有19億年的歷史，其中還有一些世界上保存最完好的前寒武紀微體化石。紋理細密的岩石橫切面顯示出當時微生物的不同結構。
燧石中微體化石
條帶狀含鐵建造 澳大利亞西部的這種紅色含鐵岩層有18億到25億年的歷史。其顏色是氧化鐵（或赤鐵礦）導致的。海水中的亞鐵離子從早期大氣中吸取氧氣，通過氧化反應形成氧化鐵。
含鐵岩層
活化石 在墨西哥科特斯海等溫暖的淺海區，疊層石結構如今正以數十億年前形成的方式生成。沉積物和微生物一同建造著這種古怪的結構。
微生物墊子
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