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 ، الأرض تحطمت 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 بين تكتونية الصفائح وتطور الحياة ، كما قال المؤلف الرئيسي للدراسة ناديا درابون ، أستاذ علوم الأرض والكواكب في جامعة هارفارد.
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. تتجمع هذه القطع من القشرة ضد بعضها البعض ، وتغطس تحت بعضها البعض في ما يسمى بمناطق الاندساس وتدفع بعضها البعض ، مما يؤدي إلى تكوين الجبال وتلال المحيطات ، وتشكيل البراكين وإحداث الزلازل التي تهز الكوكب بانتظام. ينتج عن غرق الصفائح التكتونية أيضًا صخورًا جديدة في مناطق الاندساس ، والتي تتفاعل مع الغلاف الجوي لامتصاص الكربون 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 صغيرة وساخنة ، خلال عصر هاديان (من 4.6 مليار إلى 4 مليارات سنة) ، كان الكوكب مغطى أولاً بمحيط من الصهارة ، وبعد ذلك ، عندما برد 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 ملياري 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 ، قال درابون إن "الصخور التي يتراوح عمرها بين 2.5 [مليار] و 4 مليارات سنة لا تشكل سوى 5٪ من الصخور الموجودة على السطح". "وقبل 4 مليارات سنة ، لم تكن هناك صخور محفوظة."
انتقال مفاجئ
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 نُشرت في 21 أبريل في مجلة AGU Advances (يفتح في علامة تبويب جديدة) ، 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 له 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 ، "اعتقد الناس أن الأرض كانت مغطاة فقط بمحيط من الصهارة حتى 3.6 مليار سنة".
وتشير 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.
وأضاف درابون أن سؤالًا آخر مثيرًا للاهتمام يعالج ما إذا كان انتقال الأرض إلى الصفائح التكتونية المبكرة قد ساعد بطريقة ما في تطور الحياة.
بينما يعود تاريخ الحفريات المبكرة إلى وجود حياة على الأرض منذ 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.
