استبعد العلماء أصلًا محتملًا لقارات الأرض.
على الرغم من أهمية قارات الأرض ، وهي الأجزاء الضخمة من القشرة الأرضية التي تقسم محيطاتها ، لا يُعرف الكثير عما أدى إلى ظهور هذه الكتل الأرضية الكبيرة التي تجعل كوكبنا فريدًا في النظام الشمسي ويلعب دورًا رئيسيًا في السماح له بإيواء الحياة .
لسنوات ، تكهن العلماء بأن تبلور العقيق في الصهارة تحت البراكين كان مسؤولاً عن إزالة الحديد من قشرة الأرض ، مما سمح للقشرة بالبقاء عائمة في بحار الكوكب. الآن ، يتحدى البحث الجديد هذه النظرية ، مما يجبر الجيولوجيين وعلماء الكواكب على إعادة التفكير في كيفية استخلاص هذا الحديد من المادة التي ستشكل القارات التي نراها على الأرض اليوم.
متعلق ب: كوكب الأرض: كل ما تريد أن تعرفه
تنقسم القشرة الأرضية ، الغلاف الخارجي للكوكب ، إلى فئتين تقريبيتين: قشرة قارية أقدم وأكثر سمكًا ؛ وأصغر سنا ، قشرة محيطية أكثر كثافة. تتكون القشرة القارية الجديدة عندما تنتقل العناصر المكونة لها إلى سطح الأرض عن طريق البراكين في القوس القاري. توجد هذه في أجزاء من الكرة الأرضية حيث تغرق الصفائح المحيطية تحت الصفائح القارية ، وهي مناطق تسمى مناطق الاندساس.
الفرق بين القشور القارية الجافة وقشور المحيطات العميقة هو نقص الحديد في القشرة القارية. هذا يعني أن القشور القارية تطفو وترتفع فوق مستوى سطح البحر لتشكل كتل اليابسة الجافة التي تجعل الحياة على الأرض ممكنة.
يُفترض أن المستويات المنخفضة من الحديد الموجودة في القشرة القارية ناتجة عن تبلور العقيق في الصهارة تحت هذه البراكين القارية. تزيل هذه العملية الحديد غير المؤكسد من ألواح الأرض ، بينما تستنفد الحديد من الصهارة المنصهرة ، مما يجعلها أكثر أكسدة لأنها تشكل قشرة قارية.
قام فريق من الباحثين بقيادة الأستاذ المساعد بجامعة كورنيل ميغان هوليكروس وعالمة الجيولوجيا في متحف سميثسونيان الوطني للتاريخ الطبيعي إليزابيث كوتريل بتحسين فهم القارات من خلال الشروع في اختبار ودحض هذه الفرضية التي تمت صياغتها لأول مرة في عام 2018.
قال كوتريل: “أنت بحاجة إلى ضغوط عالية لجعل العقيق مستقرًا ، وتجد هذه الصهارة منخفضة الحديد في الأماكن التي لا تكون فيها القشرة سميكة ، وبالتالي فإن الضغط ليس مرتفعًا للغاية”. يطلق (يفتح في علامة تبويب جديدة)مضيفًا أن الفريق كان متشككًا في تبلور العقيق كتفسير لطفو القشرة القارية.
خلق ظروف قاسية من باطن الأرض في المختبر
لاختبار نظرية العقيق ، أعاد الفريق إنشاء الضغط الهائل والحرارة الموجودين تحت براكين القوس القاري باستخدام مكابس ذات أسطوانات مكبسية موجودة في متحف سميثسونيان. معمل الضغط العالى (يفتح في علامة تبويب جديدة) وفي جامعة كورنيل. يمكن لهذه المكابس بحجم الثلاجة الصغيرة المصنوعة من الفولاذ وكربيد التنجستن إحداث ضغوط هائلة على عينات الصخور الصغيرة حيث يتم تسخينها في نفس الوقت بواسطة فرن أسطواني محيط.
كانت الضغوط الناتجة تعادل ما بين 15000 إلى 30.000 مرة تلك الناتجة عن الغلاف الجوي للأرض ، وكانت درجات الحرارة المتولدة بين 1740 و 2250 درجة فهرنهايت (950 إلى 1230 درجة مئوية) ، وهي ساخنة بدرجة كافية لإذابة الصخور.
في سلسلة من 13 اختبارًا معمليًا مختلفًا أجراها الفريق ، قام كوتريل وهوليكروس بزراعة عينات من العقيق من الصخور المنصهرة تحت ضغط ودرجات حرارة تحاكي الظروف داخل غرف الصهارة القشرية العميقة.
تم تحليل العقيق المزروع في المختبر باستخدام التحليل الطيفي لامتصاص الأشعة السينية والذي يمكن أن يكشف عن تكوين الأجسام بناءً على مدى جودة امتصاصها للأشعة السينية ، وتمت مقارنة النتائج بالعقيق بتركيزات معروفة من الحديد المؤكسد وغير المؤكسد.
كشف هذا أن العقيق الذي ينمو من الصخور في ظل ظروف تشبه تلك الموجودة في باطن الأرض لم يمتص ما يكفي من الحديد غير المؤكسد لحساب مستويات استنفاد الحديد والأكسدة التي لوحظت في الصهارة التي تشكل القشرة القارية.
قال كوتريل: “هذه النتائج تجعل نموذج بلورة العقيق تفسيرًا بعيد الاحتمال للغاية لسبب تأكسد بركان القوس القاري واستنفاد الحديد”. “من المرجح أن الظروف في عباءة الأرض أسفل القشرة القارية تخلق هذه الظروف المؤكسدة.”
وأضاف الجيولوجي أن ما لا تستطيع نتائج الفريق فعله حاليًا هو تقديم فرضية بديلة لشرح تكوين القشرة القارية ، مما يعني أن النتائج تطرح في النهاية أسئلة أكثر مما تقدم إجابات.
“ما الذي يسبب أكسدة الحديد أو نضوبه؟” سأل كوتريل. “إذا لم يكن تبلور العقيق في القشرة وكان شيئًا يتعلق بكيفية دخول الصهارة من الوشاح ، فما الذي يحدث في الوشاح؟ كيف تم تعديل تركيباتها؟
يصعب الإجابة على هذه الأسئلة ، لكن كوتريل يقوم حاليًا بتوجيه باحثي مؤسسة سميثسونيان للتحقيق في فكرة أن الكبريت المؤكسد يتسبب في أكسدة الحديد تحت سطح الأرض.
نُشر بحث الفريق يوم الخميس 4 مايو في المجلة علم. (يفتح في علامة تبويب جديدة)
