الماس البدائي يكشف عن لقطة من التاريخ المضطرب للأرض المبكرة

بالعربي/ أظهر بحث جديد أن الأرض شهدت عددًا من عمليات شد الوجه على مدار تاريخها البالغ 4.4 مليار سنة ، ولكن من ناحية واحدة ، قد يبدو الكوكب بنفس الطريقة التي كان عليها عندما كان صغيرًا.

قالت كاتي سمارت ، عالمة الجيولوجيا بجامعة ويتواترسراند والمؤلفة المشاركة في الدراسة الجديدة ، إن الماس البدائي من ويتواترسراند ، جنوب إفريقيا ، يحتوي على دليل على أن الأرض المبكرة استبدلت صفائحها الخارجية الصخرية بصخور الوشاح العميقة.

“هذا يعني أن نوعًا من آلية إعادة التدوير ، التي نفسرها على أنها تشبه حركة الصفائح التكتونية الحديثة ، كانت تعمل قبل 3.5 مليار سنة على الأقل لنقل المواد الضحلة إلى باطن الأرض ،” قال سمارت لـ Live Science في رسالة بريد إلكتروني. “قد يعني هذا أن العمليات التي تجري على الأرض القديمة لم تكن مختلفة تمامًا عن تلك التي يمكننا ملاحظتها اليوم.” 

وأضافت سمارت ، مثلها مثل كوكب الأرض في العصر الحديث ، ربما كان لطفلة الأرض نصيبها من البراكين والزلازل.  

بداية غامضة للأرض

في الوقت الحاضر ، تطفو القشرة القارية والمحيطية الأخف وزنًا فوق طبقة صلبة ولكنها متدفقة تحيط بقلب الحديد المنصهر للكوكب. بمرور الوقت ، تتماسك طبقات القشرة بعضها مع بعض ، وتتسلل عبر بعضها البعض وتغطس تحت بعضها البعض في مجموعة من التفاعلات المعروفة باسم الصفائح التكتونية. الاندساس ، حيث تغوص إحدى الصفائح تحت الأخرى ، يساعد في إعادة تدوير القشرة القارية في عمق الوشاح ، ويعني ذلك أنه منذ مئات الملايين من السنين ، كانت بعض المواد الموجودة في عمق الوشاح موجودة على سطح الأرض ، وشعرت بأشعة الشمس.

لكن بقي القليل من الصخور من تاريخ الأرض المبكر لإعادة تكوين شكل الكوكب القديم ، مما يعني أن العلماء لا يتفقون على وقت ظهور الصفائح التكتونية . يعتقد البعض أن اللوحات بدأت حركتها منذ 4 مليارات سنة ، بينما يقول البعض الآخر إن العملية بدأت قبل مليار سنة فقط.

قال سمارت لـ Live Science في رسالة بالبريد الإلكتروني: “يعرف علماء الجيولوجيا أن بعض القشرة القارية كانت موجودة في وقت مبكر جدًا من تاريخ الأرض”. “ما مقدار القشرة الموجودة وكيف تشكلت للمناقشة ، لكننا نعلم أنه كانت هناك قشرة قديمة موجودة على الأرض قبل الوقت الذي نفترض فيه تشكل ماس Wits.”

على سبيل المثال ، يمكن العثور على آثار قشرة الأرض البدائية في الصخور في كندا التي يزيد عمرها عن 4 مليارات سنة ، ولا تزال مساحات شاسعة من القشرة التي يبلغ عمرها 3.8 مليار سنة موجودة على سطح جرينلاند. قال سمارت إن تلك القطع من القشرة القديمة تظهر فقط أن القشرة القارية كانت موجودة ، وليس أن الطبقة العليا من الأرض كان يتم إعادة تدويرها في الوشاح في ذلك الوقت.

الماس القديم

للحصول على صورة أفضل للأرض في سن المراهقة ، قامت سمارت وزملاؤها بتحليل الماس الموجود في نتوء صخري في ويتواترسراند ، جنوب إفريقيا. وقالوا إن الصخور نفسها من بين أقدم الصخور على الأرض ، وظلت على السطح لما لا يقل عن 3.1 مليار سنة ، مما يشير إلى أن الألماس نفسه أقدم من ذلك.

ثم قام الفريق بتحليل نظائر النيتروجين ، أو نسخ من النيتروجين بأعداد مختلفة من النيوترونات ، في الماس. يتكون الماس في الغالب من الكربون ، ويتشكل عندما يضغط قدر الضغط داخل الأرض على ذرات الكربون في نمط بلوري محكم ومنظم. يتم ضغط ذرات النيتروجين من حين لآخر في هذا الهيكل البلوري الماسي ، والطريقة التي تتجمع بها ذرات النيتروجين معًا يمكن أن تكشف عن المدة التي تقضيها الأحجار الكريمة المتلألئة في الضغوط ودرجات الحرارة العالية للبيئة الجوفية قبل أن تصل إلى سطح الأرض. في هذه الحالة ، كشف ترتيب النيتروجين أن الماس القديم قد أمضى ما بين 200 مليون و 400 مليون سنة في الوشاح قبل أن يصل إلى السطح ، مما يشير إلى أنها تشكلت منذ 3.5 مليار سنة على الأقل ، حسب قول سمارت.

بعد ذلك ، ألقى الفريق نظرة فاحصة على ذرات النيتروجين نفسها. بالمقارنة مع الصخور الموجودة في الوشاح ، تميل الصخور المعرضة للهواء إلى الاحتفاظ بنظائر النيتروجين الثقيلة ، والتي تحتوي على المزيد من النيوترونات.

وجد الفريق أن ما يصل إلى 3 في المائة من النيتروجين في الماس كان عبارة عن نيتروجين -15 (بمعنى أنه يحتوي على ثمانية نيوترونات ، بدلاً من السبعة الأكثر شيوعًا). أفاد الباحثون في 11 يناير في مجلة Nature Geoscience أن هذه النسبة كانت أعلى بكثير من النسبة النموذجية في الوشاح أو الماس الآخر ، ولكنها مماثلة لتلك الموجودة في القشرة القديمة والحديثة .

أظهرت بيانات النيتروجين أنه في وقت ما قبل 3.5 مليار سنة مضت ، كانت القشرة من السطح تشق طريقها بطريقة ما إلى عمق الوشاح ، حيث تشكل الماس.

صخور قديمة ، آثار غير مؤكدة

قالت سونيا أولباخ ، عالمة الجيولوجيا في جامعة جوته في فرانكفورت بألمانيا ، والتي لم تشارك في الدراسة ، إن النتائج الجديدة تلقي الضوء على العمليات على الأرض القديمة. نظرًا لأن الماس لا يتفاعل مع العناصر الأخرى في البيئة ، فقد كان يُنظر إليه منذ فترة طويلة على أنه “كبسولات زمنية” محتملة ، ولكن غالبًا ما يكون من الصعب تحديد تاريخها ، على حد قول أولباخ.

لكن هذه الماسات كانت محصورة داخل الصخور التي من الواضح أن عمرها مقيد ، لذلك “ليس هناك شك في أن هذه الأحجار قديمة جدًا وأنه مهما كان السر الذي تكشف عنه الدببة في العمليات على الأرض التي حدثت قبل 3 مليارات سنة على الأقل ، قال أولباخ لـ Live Science في بريد الكتروني.

وقال أولباخ إن التقرير الجديد قام أيضًا بعمل ممتاز في استخلاص “كل جزء أخير من المعلومات” من العناصر والنظائر الموجودة في الماس.

وقالت إنه بينما تظهر النتائج بوضوح أن القشرة أعيد تدويرها بطريقة ما خلال السنوات الأولى للأرض ، فإن الصفائح التكتونية ليست التفسير الوحيد الممكن.

قال أولباخ: “كان غطاء الأرض أكثر دفئًا في العصر الأركي [الذي بدأ منذ حوالي 4 مليارات سنة] ، ولا بد أنه كان هناك عتبة درجة حرارة ، كانت العمليات التكتونية فوقها مختلفة تمامًا”. “هناك سيناريوهات ديناميكية بديلة لإعادة تدوير مادة السطح – على سبيل المثال ، بالتقطير أو الترهل بدلاً من الاندساس الحقيقي.”

ومع ذلك ، فإن الصفائح التكتونية هي التفسير الأكثر وضوحًا ، وتؤيد أدلة أخرى من جميع أنحاء العالم فكرة أن الصفائح التكتونية ظهرت قبل 3 مليارات سنة على الأقل.

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com