تحتوي البلورات الصغيرة المكتشفة في جنوب إفريقيا على أدلة على حدوث تحول مفاجئ على سطح الكوكب منذ 3.8 مليار سنة.
هذه البلورات ، التي لا يزيد حجم كل منها عن حبة رمل ، تُظهر أنه في ذلك الوقت تقريبًا ، أرضتحطمت القشرة وبدأت تتحرك – تمهيدا لعملية تعرف باسم الصفائح التكتونية.
تقدم النتائج أدلة حول تطور الأرض ككوكب ، ويمكن أن تساعد في الإجابة عن أسئلة حول الروابط المحتملة بينهما الصفائح التكتونية وقالت مؤلفة الدراسة الرئيسية ناديا درابون ، أستاذة علوم الأرض والكواكب في جامعة هارفارد ، وتطور الحياة.
قال درابون لـ Live Science: “الأرض هي الكوكب الوحيد الذي له حياة ؛ الأرض هي الكوكب الوحيد الذي به الصفائح التكتونية”.
محرك الحياة
في الوقت الحاضر ، تطفو قطع بانوراما من القشرة الصلبة على محيط حار لزج من الصهارة في الوشاح ، الطبقة الوسطى من الأرض. هذه القطع من القشرة تطحن ضد بعضها البعض ، وتغطس تحت بعضها البعض في ما يسمى بمناطق الاندساس وتدفع بعضها البعض ، مما يؤدي إلى تكوين الجبال وتلال المحيطات ، والتزوير البراكين وإحداث الزلازل التي تهز الكوكب بانتظام. كما ينتج عن غرق الصفائح التكتونية صخورًا جديدة في مناطق الاندساس ، والتي تتفاعل مع الغلاف الجوي لامتصاصها كربون ثاني أكسيد. قال درابون إن هذه العملية تجعل الغلاف الجوي أكثر ملاءمة للحياة وتحافظ على المناخ أكثر استقرارًا.
لكن الأمور لم تكن دائمًا على هذا النحو. عندما كانت الأرض شابة وساخنة ، خلال عصر هاديان (من 4.6 مليار إلى 4 مليارات سنة) ، كان الكوكب مغطى أولاً بمحيط من الصهارة ثم ، مع تبريد الكوكب ، سطح صخري صلب.
بالضبط عندما تصدع ذلك السطح وبدأت أجزاء منه تتحرك ، كان موضع نقاش ساخن. تقدر بعض الدراسات أن الصفائح التكتونية بدأت منذ 800 مليون سنة فقط ، بينما تشير دراسات أخرى إلى أن عمر هذا النظام لا يقل عن 2 مليار سنة ، ذكرت Live Science سابقًا.
ولكن نظرًا لأن الكوكب يقوم باستمرار بإعادة تدوير قشرته في الوشاح ، فليس هناك تقريبًا صخور قديمة على السطح للمساعدة في تسوية الجدل. قبل هذه الدراسة ، كان حجم الصخور بين 2.5 [billion] وقال درابون إن عمر 4 مليارات سنة يشكل 5٪ فقط من الصخور الموجودة على السطح. وقبل 4 مليارات سنة ، لم تكن هناك صخور محفوظة.
الانتقال المفاجئ
تغير ذلك في عام 2018 ، عندما اكتشفت درابون وزملاؤها بلورات الزركون في سرير الحجر الرملي الأخضر بجنوب إفريقيا ، في سلسلة جبال باربرتون جرينستون. وجد الفريق 33 زركونًا ، تتراوح أعمارهم بين 4.1 مليار و 3.3 مليار سنة.
في الدراسة الجديدة التي نشرت في 21 أبريل في المجلة السلف AGU، حلل الفريق نظائر مختلفة ، أو أشكال مختلفة من العناصر بأعداد مختلفة من النيوترونات ، في تلك الزركون القديمة ، وكذلك في العديد من الزركون من أوقات وأماكن أخرى على الأرض.
في النظائر ، وجد العلماء دليلاً على انتقال مفاجئ إلى الصفائح التكتونية البدائية التي يرجع تاريخها إلى حوالي 3.8 مليار سنة. تشير هذه النتيجة إلى أنه بحلول ذلك الوقت ، في مكان واحد على الأقل من الكوكب ، بدأ شكل بسيط من الاندساس. قال درابون إن ما إذا كان هذا قد حدث عالميًا أم لا ، فمن المحتمل أن “المحرك الفعال حقًا للألواح التي تتحرك ضد بعضها البعض” الموجود اليوم لم يظهر بعد.
تحليل النظائر لعناصر مثل الأكسجين والنيوبيوم و اليورانيوم أظهر أيضًا أن الصخور الموجودة على السطح احتفظت بالمياه منذ 3.8 مليار سنة ، مما يشير إلى أن الزركون كان في يوم من الأيام محبوسًا في قشرة محيطية مدفونة في قاع البحر البدائي. وقال درابون إن الاستقراء من أقدم العينات ، منذ 4.1 مليار سنة ، يشير إلى أن الكوكب كان لديه قشرة صلبة في موعد لا يتجاوز 4.2 مليار سنة.
هذا يعني أن بحر الصهارة على الأرض استمر فقط حتى أواخر العصر الحديث. قال درابون في السابق ، “كان الناس يعتقدون أن الأرض كانت مغطاة فقط بمحيط من الصهارة حتى 3.6 مليار سنة”.
وأشارت الدراسة الجديدة إلى أن محيط الحمم البركانية المنصهرة كانت موجودة على الأكثر لبضع مئات الملايين من السنين قبل تشكل القشرة الصلبة.
إذن ما الذي أدى إلى هذا التحول؟ تقول إحدى النظريات أن الصفائح التكتونية ظهرت بمجرد أن تبرد الأرض بدرجة كافية. من الممكن أيضًا ، مثل ملعقة الحلوى التي تكسر الجزء العلوي الهش من كريم بروليه ، أن الصخور الفضائية الضخمة ربما تكون قد اصطدمت بالأرض وحطمت قشرتها.
ويضيف درابون سؤالًا آخر مثيرًا للاهتمام يتناول ما إذا كان انتقال الأرض إلى الصفائح التكتونية المبكرة قد ساعد بطريقة ما في تطور الحياة.
بينما في وقت مبكر الأحفوري يعود تاريخ دليل الحياة على الأرض إلى حوالي 3.5 مليار سنة، البصمات الكيميائية للعمليات البيولوجية ، الموجودة في نسبة نظائر الكربون ، أقدم. يمكن العثور على بعضها منذ 3.8 مليار سنة – في نفس الوقت تقريبًا ظهرت فيه الصفائح التكتونية المبكرة ، كما قال درابون.
نُشر في الأصل على موقع Live Science.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”