متى بدأت تكتونية الصفائح على الأرض؟ يجد بحث جديد بعض القرائن المبكرة

متى بدأت تكتونية الصفائح على الأرض؟ يجد بحث جديد بعض القرائن المبكرة

بقلم ماريسا جرونيس حرره سارة لوين فريزر

تشكل الحركات الهائلة للصفائح التكتونية عالمنا، وتؤثر على تكوين الغلاف الجوي للأرض، والمجال المغناطيسي الواقي للكوكب، وربما حتى على ازدهار الحياة. أصبح لدى الباحثين الآن أدلة دامغة على أن شكلاً ما من أشكال الصفائح التكتونية ربما بدأ منذ 3.48 مليار سنة، وفقًا لدراسة جديدة ظهرت اليوم في مجلة علوم.

وباستخدام آثار مغناطيسية من قطع قديمة من قشرة الأرض، وجد الباحثون أن جزءًا مما يعرف الآن بأستراليا الغربية انجرف نحو القطب الشمالي المغناطيسي على مدى بضعة ملايين من السنين، بينما ظل جزء من جنوب إفريقيا ثابتًا. إنه أول مثال موثق لحركة الصفائح النسبية منذ أكثر من نصف مليار سنة، وله آثار على فهم الحياة المبكرة على الأرض وكيف بدأ النشاط التكتوني للكوكب. (الإفصاح: قام مؤلف هذا المقال بالتعاون مع فريق البحث في الموسم الميداني العام الماضي.)

الأرض اليوم عبارة عن بانوراما من قطع عملاقة من القشرة الأرضية التي تنتقل عبر الكوكب، وتتحطم معًا مثل السيارات الضخمة، وتدفع سلاسل الجبال إلى الأعلى وتذوب مرة أخرى في الصهارة على طول حوافها. يبدو أن كل هذا النشاط، الذي يسمى تكتونية الصفائح، فريد من نوعه في نظامنا الشمسي. من المعتقد أن جيراننا من الكواكب الصخرية لديهم قوقعة صلبة ومستمرة.

حول دعم الصحافة العلمية

إذا كنت تستمتع بهذا المقال، ففكر في دعم صحافتنا الحائزة على جوائز من خلال الاشتراك. من خلال شراء اشتراك، فإنك تساعد على ضمان مستقبل القصص المؤثرة حول الاكتشافات والأفكار التي تشكل عالمنا اليوم.

ومع ذلك، لا أحد يعرف كيف ومتى بدأت الصفائح التكتونية على الأرض في المقام الأول. يقول المؤلف المشارك في الدراسة روجر فو، عالم المغناطيسية القديمة بجامعة هارفارد: “إنها واحدة من أهم الأسئلة الأساسية في علوم الأرض”. يستخدم الجيولوجيون أدوات مختلفة للتحقيق في حالة قشرة الأرض على مر العصور، ولكن المعيار الذهبي هو دليل على الحركة النسبية: قطعة واحدة من قشرة الأرض تتحرك بعيدًا عن قطعة أخرى أو باتجاهها. ولهذا السبب، فإن المجال المغناطيسي للأرض – المدعوم بحركة قلبها – هو المفتاح.

مثل أي مغناطيس، تمتلك الأرض قطبًا مغناطيسيًا شماليًا وجنوبيًا، يتماشى تقريبًا مع القطبين الجغرافيين للكرة الأرضية. وتتقلب هذه الأقطاب على فترات غير منتظمة؛ وكان آخر انعكاس من هذا القبيل منذ حوالي 780 ألف سنة. (في الوقت الحالي، يقع الشمال المغناطيسي للأرض في نصف الكرة الجنوبي من الناحية الفنية). ويصبح اتجاه وزاوية خطوط القوة المنحنية بين القطبين مطبوعًا في الصخور المنصهرة أثناء تجمدها على سطح الكوكب، مما يوفر أدلة حول مكان وجود الصخور القديمة.

وللعثور على مثل هذه الآثار، قام الفريق بتحليل عينات صخرية من أجزاء نائية من غرب أستراليا وجنوب أفريقيا. تحتوي هذه المناطق على بعض أقدم قطع القشرة الأرضية على الكوكب، والتي تسمى الكراتونات، والتي نجت من مليارات السنين من عمليات الطحن والذوبان وتشكل اللبنات الأساسية للقارات.

يُظهر السجل المغناطيسي للطبقات الصخرية أن جزءًا من الكراتون في أستراليا قد تحرك نحو الشمال على مدار بضعة ملايين من السنين، بينما ظل جزء من الكراتون في جنوب إفريقيا ثابتًا. يقول مايكل براون، عالم الجيولوجيا الفخري بجامعة ميريلاند، والذي لم يشارك في الدراسة، إن مثل هذه الحركة مثيرة لأنها “تشير إلى احتمال وجود حدود صفيحة بين الاثنين (الكراطونات).”

واتفق العديد من الباحثين على أن هذه الدراسة هي أقرب ما يمكننا من رؤية مثل هذه النتائج، حيث لم يبق سوى عدد قليل جدًا من الصخور سليمة منذ المليار سنة الأولى للأرض. يقول براون: “إن الأمر يشبه امتلاك قطعة من ألف قطعة، لكن لديك 35 قطعة فقط”. ويضيف براون أن الحركة النسبية لا تخبرنا بالضبط بما كان يحدث في هذه الفترة، لكنها يمكن أن تضع حدودًا جديدة على النماذج الرياضية التي يستخدمها الباحثون لإعادة إنشاء الأرض القديمة.

قد تدعم النتائج دراسة حديثة أخرى، والتي تستخدم بلورات قديمة من معدن الزركون – وجدت في جزء مختلف من غرب أستراليا – للإشارة إلى أن أجزاء من قشرة الأرض ربما كانت قد ذابت مرة أخرى في الوشاح منذ حوالي 3.35 مليار سنة. من الصعب تفسير الأدلة المستمدة من بلورات الزركون، وقد يحدث دوران قشرة الأرض في الوشاح في ظل العديد من الظروف المختلفة. ومع ذلك، فإن هذه العملية ضرورية لأي شكل من أشكال الصفائح التكتونية. وبهذا المعنى فإن الدراستين تعزز إحداهما الأخرى.

كما وجد فريق فو دليلاً على أول انعكاس معروف للأقطاب المغناطيسية للأرض، منذ حوالي 3.46 مليار سنة. وبالتوافق مع أدلة الحركة التكتونية النسبية، فإن نتائج الدراسة “تُظهر أن الأرض كانت تتصرف بشكل مشابه جدًا لما هي عليه اليوم”، وفقًا لجون كوريناجا، عالم الجيولوجيا بجامعة ييل الذي لم يشارك في الدراسة.

يعد الكراتون الأسترالي الغربي الذي درسه الفريق موطنًا لأقدم حفريات مؤكدة في العالم لكائنات وحيدة الخلية، والتي يعود تاريخها إلى ما يقرب من 3.48 مليار سنة مضت. إن معرفة خط عرض تلك الصخور في ذلك الوقت يمكن أن يساعد الباحثين على معرفة المزيد عن أصول الحياة. وفهم نوع الصفائح التكتونية التي كانت تعمل في ذلك الوقت قد يضع حدودًا للطرق التي بدأت بها تكتونية الصفائح الأرضية الحديثة. إذا عرفنا كيف كانت التكتونيات المبكرة للأرض، فيمكننا البدء في البحث عن سلوك مماثل على الكواكب الأخرى، والذي قد يؤدي بدوره إلى توجيه البحث عن الحياة. “ما هو نوع الكوكب الذي ظهرت عليه الحياة لأول مرة؟” يتساءل فو. ويقول إن الإجابة “لها آثار على مدى وفرة الحياة المحتملة في الكون”.

حان الوقت للدفاع عن العلم

إذا استمتعت بهذا المقال، أود أن أطلب دعمكم. العلمية الأمريكية لقد عمل كمدافع عن العلوم والصناعة لمدة 180 عامًا، وربما تكون اللحظة الحالية هي اللحظة الأكثر أهمية في تاريخ القرنين.

لقد كنت العلمية الأمريكية مشترك منذ أن كان عمري 12 عامًا، وقد ساعد ذلك في تشكيل الطريقة التي أنظر بها إلى العالم. SciAm يثقفني ويسعدني دائمًا، ويلهمني شعورًا بالرهبة تجاه عالمنا الواسع والجميل. وآمل أن يفعل ذلك بالنسبة لك أيضا.

إذا كنت الاشتراك في العلمية الأمريكيةأنت تساعد في ضمان أن تغطيتنا تركز على البحث والاكتشاف الهادف؛ وأن لدينا الموارد اللازمة للإبلاغ عن القرارات التي تهدد المختبرات في جميع أنحاء الولايات المتحدة؛ وأننا ندعم العلماء الناشئين والعاملين على حد سواء في وقت لا يتم فيه الاعتراف بقيمة العلم نفسه في كثير من الأحيان.

وفي المقابل، تحصل على الأخبار الأساسية، ملفات بودكاست آسرة، ورسوم بيانية رائعة، لا يمكنك تفويت النشرات الإخبارية ومقاطع الفيديو التي يجب مشاهدتها، ألعاب التحدي، وأفضل الكتابة والتقارير في عالم العلوم. يمكنك حتى إهداء شخص ما اشتراكًا.

لم يكن هناك وقت أكثر أهمية بالنسبة لنا للوقوف وإظهار أهمية العلم. آمل أن تدعمونا في تلك المهمة.