من الصعب فهم الشكل الذي كان يمكن أن تبدو عليه الأرض في السنوات الأولى قبل ظهور الحياة. حصل المحققون الجيولوجيون الآن على المزيد من الأدلة على أنه كان مختلفًا نوعًا ما عن الكوكب الذي نعيش عليه اليوم.
وفقًا لتحليل جديد لخصائص عباءة الأرض على مدار تاريخها الطويل ، كان عالمنا بأكمله يغمره محيط شاسع ، مع وجود كتلة أرضية ضئيلة أو معدومة على الإطلاق. كانت صخرة فضائية شديدة الرطوبة.
إذن أين ذهب كل الماء بحق الجحيم؟ وفقًا لفريق من الباحثين بقيادة عالم الكواكب Junjie Dong من جامعة هارفارد ، فإن المعادن الموجودة في أعماق الوشاح تمتص ببطء محيطات الأرض القديمة تاركة ما لدينا اليوم.
“قمنا بحساب سعة تخزين المياه في الوشاح الصلب للأرض كدالة لدرجة حرارة الوشاح” ، كتب الباحثون في مقالتهم.
“وجدنا أن سعة تخزين المياه في الوشاح الدافئ المبكر ربما كانت أقل من كمية الماء التي يحملها غطاء الأرض حاليًا ، لذا فإن المياه الإضافية الموجودة في الوشاح اليوم كانت ستقيم على سطح الأرض في وقت مبكر وتشكلت أكبر المحيطات.
“تشير نتائجنا إلى أن الافتراض طويل الأمد بأن حجم المحيطات السطحية ظل ثابتًا تقريبًا على مدار الزمن الجيولوجي قد يحتاج إلى إعادة تقييم.”
في أعماق الأرض ، يُعتقد أنه يتم تخزين كمية كبيرة من المياه على شكل مجموعة هيدروكسي مركبات – تتكون من ذرات الأكسجين والهيدروجين. على وجه الخصوص ، يتم تخزين الماء في شكلين من أشكال الضغط العالي من الأوليفين المعدني البركاني ، وادسلايت المائي ورينغوودايت. قد تحتوي عينات وادسلايت العميقة تحت الأرض على حوالي 3٪ H2O بالوزن ؛ رينجووديت حوالي 1 في المائة.
أخضعت الأبحاث السابقة التي أجريت على المعدنين إلى ضغوط ودرجات حرارة عالية لغطاء الأرض الحديث لتحديد سعات التخزين هذه. رأى دونغ وفريقه فرصة أخرى. قاموا بتجميع جميع البيانات المتاحة عن الفيزياء المعدنية وقياس سعة تخزين المياه في wadsleyite و ringwoodite على نطاق أوسع من درجات الحرارة.
أظهرت النتائج أن كلا المعدنين لهما سعة تخزين أقل عند درجات حرارة أعلى. لأن الأرض الصغيرة ، التي تشكلت قبل 4.54 مليار سنة ، كانت أكثر سخونة في الداخل مما هي عليه اليوم (وحرارتها الداخلية كذلك لا يزال يسقط، وهو بطيء جدًا ولا علاقة له على الإطلاق بمناخه الخارجي) ، وهذا يعني أن سعة تخزين المياه في الوشاح أصبحت الآن أعلى مما كانت عليه في السابق.
بالإضافة إلى ذلك ، مع تبلور المزيد والمزيد من معادن الزبرجد الزيتوني من الصهارة الأرضية بمرور الوقت ، فإن سعة تخزين المياه في الوشاح ستزداد أيضًا بهذه الطريقة.
بشكل عام ، سيكون الاختلاف في سعة تخزين المياه كبيرًا ، حتى لو كان الفريق حريصًا في حساباتهم.
“لقد تأثرت سعة تخزين المياه السائبة في الوشاح الصلب للأرض بشكل كبير بالتبريد العلماني بسبب قدرات التخزين المعتمدة على درجة الحرارة للمعادن المكونة لها.” كتب الباحثون.
“سعة تخزين المياه في الوشاح اليوم هي 1.86 إلى 4.41 مرة من كتلة سطح المحيط الحديثة.”
اكتشف الباحثون أنه إذا كانت المياه المخزنة في الوشاح اليوم أكبر من سعتها التخزينية في Archean Aeon منذ 2.5 إلى 4 مليارات سنة ، فمن المحتمل أن العالم قد غمرته المياه وغمرت القارات.
تتوافق هذه النتيجة مع دراسة سابقة وجدت ، استنادًا إلى وفرة بعض نظائر الأكسجين المحفوظة في سجل جيولوجي لبداية المحيط ، أن الأرض هناك 3.2 مليار سنة لديها طريق أقل من الأرض اليوم.
إذا كان الأمر كذلك ، فقد يساعدنا ذلك في الإجابة عن الأسئلة الملحة حول جوانب أخرى من تاريخ الأرض ، مثل المكان الذي ظهرت فيه الحياة لأول مرة منذ حوالي 3.5 مليار سنة. هناك جدل مستمر حول ما إذا كانت الحياة قد تشكلت لأول مرة في محيطات المياه المالحة أم أحواض المياه العذبة على الأرض؛ إذا ابتلعت المحيطات الكوكب بأكمله ، فسيحل هذا اللغز.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تساعدنا النتائج أيضًا في البحث عن حياة خارج كوكب الأرض. تشير الدلائل إلى أن عوالم المحيطات كذلك وفيرة في عالمنا، لذا فإن البحث عن توقيعات هذه الكواكب المبللة يمكن أن يساعدنا في تحديد عوالم مضيافة. ويمكن أن يعزز قضية البحث عن الحياة في عوالم المحيطات في نظامنا الشمسي ، مثل أوروبا وإنسيلادوس.
والجدير بالذكر أنه يساعدنا على فهم التطور الدقيق لكوكبنا بشكل أفضل والمنعطفات الغريبة ، والتي غالبًا ما تبدو غير مضيافة ، على المسار الذي أدى في النهاية إلى ظهور البشرية.
تم نشر البحث في السلف AGU.
