تم اكتشاف بلورات صغيرة في جنوب إفريقيا تحتوي 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 ، أرضتحطمت القشرة وبدأت في التحرك – تمهيدا لعملية تعرف باسم الصفائح التكتونية.
تقدم النتائج أدلة على 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.
“الأرض هي الكوكب الوحيد الذي توجد فيه الحياة ؛ قال درابون لـ Live Science “إن الأرض هي الكوكب الوحيد الذي يحتوي على الصفائح التكتونية”.
محرك الحياة
اليوم ، تطفو قطع بانوراما من القشرة الصلبة على محيط من الصهارة اللزجة الساخنة في الوشاح ، الطبقة الوسطى من الأرض. تحتك هذه القطع من القشرة ببعضها البعض ، وتغطس تحت بعضها البعض فيما 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 لتمتص 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 فتية وساخنة ، خلال عصر هاديان (من 4.6 مليار إلى 4 مليارات سنة) ، كان الكوكب مغطى لأول مرة بمحيط من الصهارة ، ثم عندما كان الكوكب يبرد ، كان سطحًا صخريًا صلبًا.
بالضبط عندما تصدع هذا السطح وبدأت أجزاء منه تتحرك ، كان موضع نقاش ساخن. تقدر بعض الدراسات أن حركة الصفائح التكتونية بدأت منذ 800 مليون سنة فقط ، بينما تشير دراسات أخرى إلى أن هذا النظام لا يقل عن ملياري سنة. تم الإبلاغ سابقًا عن Live Science.
ولكن نظرًا لأن الكوكب يعيد تدوير قشرته باستمرار إلى الوشاح ، فلا توجد صخور قديمة على السطح تقريبًا للمساعدة في تسوية الجدل. قبل هذه الدراسة ، كان حجم الصخور بين 2.5 [billion] قال درابون: “و 4 مليارات سنة هي 5٪ فقط من الصخور الموجودة على السطح. وقبل 4 مليارات سنة ، لم يتم الحفاظ على أي صخور.”
الانتقال المفاجئ
تغير ذلك في عام 2018 ، عندما اكتشف درابون وزملاؤه بلورات الزركون في قاع الحجر الرملي الأخضر في جنوب إفريقيا في سلسلة جبال باربرتون جرينستون. وجد الفريق 33 زركونًا ، تتراوح أعمارهم بين 4.1 إلى 3.3 مليار سنة.
في الدراسة الجديدة التي نشرت في 21 أبريل في المجلة السلف AGUقام الفريق بتحليل نظائر مختلفة ، أو أشكال مختلفة من العناصر بأعداد مختلفة من النيوترونات ، في هذه الزركون القديمة ، بالإضافة إلى العديد من الزركون من أوقات وأماكن أخرى على الأرض.
في النظائر المشعة ، وجد العلماء دليلًا على انتقال مفاجئ إلى الصفائح التكتونية المبكرة التي يعود تاريخها إلى حوالي 3.8 مليار سنة. يشير هذا الاكتشاف إلى أنه بحلول هذا الوقت ، في مكان واحد على الأقل على الكوكب ، بدأ شكل بسيط من الاندساس. قال درابون إن ما إذا كان هذا قد حدث على نطاق عالمي أم لا ما زال غير واضح ، ومن 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 السطحية احتفظت بالمياه منذ 3.8 مليار سنة ، مما يشير إلى أن الزركون كان محبوسًا في قشرة المحيطات المدفونة في قاع البحر المبكر. وقال درابون إن الاستقراء من العينات الأولى ، التي يعود تاريخها إلى 4.1 مليار سنة ، يشير إلى أن الكوكب كان لديه قشرة صلبة في موعد لا يتجاوز 4.2 مليار سنة.
هذا يعني أن بحر الأرض من الصهارة استمر فقط حتى نهاية Hadean. قال درابون في السابق ، “اعتقد الناس أن الأرض كانت مغطاة فقط بمحيط من الصهارة حتى 3.6 مليار سنة مضت”.
وأضافت أن الدراسة الجديدة تشير إلى أن محيط الأرض من الحمم البركانية المنصهرة كان موجودًا على الأكثر لبضع مئات الملايين من السنين قبل تشكل القشرة الصلبة.
إذن ما الذي أدى إلى هذا التحول؟ تقول إحدى النظريات أن الصفائح التكتونية نشأت بمجرد أن تبرد الأرض بدرجة كافية. من الممكن أيضًا ، مثل ملعقة حلوى تكسير الجزء العلوي المقرمش من كريم بروليه ، أن صخور فضائية ضخمة اصطدمت بالأرض وحطمت قشرتها.
وأضاف درابون أن السؤال المثير للاهتمام الآخر هو ما إذا كان انتقال الأرض إلى الصفائح التكتونية المبكرة قد ساعد بطريقة ما في تطور الحياة.
بينما الحفريات الأولى يعود تاريخ وجود الحياة على الأرض إلى حوالي 3.5 مليار سنة، البصمات الكيميائية للعمليات البيولوجية ، الموجودة في نسبة نظائر الكربون ، أقدم. يمكن العثور على بعضها قبل 3.8 مليار سنة – في نفس الوقت تقريبًا ظهرت الصفائح التكتونية ، كما قال درابون.
نُشرت في الأصل على Live Science.
