04:51 م
الأحد 08 سبتمبر 2024
باستخدام المعلومات من داخل الصخور على سطح الأرض، أعاد باحثون بناء التحولات التي طرأت على الصفائح التكتونية للكوكب على مدى 1.8 مليار سنة الماضية، حتى وصل كوكبنا إلى شكله الحالي بقاراته ومحيطاته.
هذه المرة الأولى التي يستخدم فيها السجل الجيولوجي للنظر إلى الوراء في الزمن السحيق، الأمر الذي انتهى إلى رسم خريطة للكوكب على مدى آخر 40٪ من تاريخه، في فيديو بالرسوم المتحركة.
نشر العمل، الذي قاده تشنزهي كاو من جامعة المحيط في الصين، الآن في مجلة Geoscience Frontiers المفتوحة المصدر.
تبدأ بخريطة العالم المألوفة للجميع. ثم تتحرك الهند بسرعة جنوبًا، تليها أجزاء من جنوب شرق آسيا مع تشكل قارة جندوانا السابقة في نصف الكرة الجنوبي.
منذ حوالي 200 مليون سنة، عندما كانت الديناصورات تسير على الأرض، ارتبطت جندوانا بأمريكا الشمالية وأوروبا وشمال آسيا لتشكل قارة عظمى كبيرة تسمى بانجيا.
ثم تستمر عملية إعادة البناء عبر الزمن. تشكلت بانجيا وجندوانا من اصطدامات صفائح أقدم. ومع مرور الوقت، تظهر قارة عظمى سابقة تسمى رودينيا. ولا يتوقف الأمر عند هذا الحد. تشكلت رودينيا بدورها من تفكك قارة عظمى أقدم تسمى نونا منذ حوالي 1.35 مليار سنة.
لماذا نرسم خريطة لماضي الأرض؟
من بين الكواكب في النظام الشمسي، تعد الأرض فريدة من نوعها لوجود تكتونيات الصفائح. ينقسم سطحها الصخري إلى شظايا (صفائح) تطحن بعضها البعض وتشكل الجبال، أو تنقسم وتشكل هوة تمتلئ بعد ذلك بالمحيطات.
وبالإضافة إلى التسبب في الزلازل والبراكين، تعمل الصفائح التكتونية أيضاً على دفع الصخور من أعماق الأرض إلى مرتفعات السلاسل الجبلية. وبهذه الطريقة، يمكن للعناصر التي كانت موجودة في باطن الأرض أن تتآكل وتنتهي إلى الأنهار والمحيطات. ومن هناك، يمكن للكائنات الحية الاستفادة من هذه العناصر.
ومن بين هذه العناصر الأساسية الفوسفور، الذي يشكل إطار جزيئات الحمض النووي، والموليبدينوم، الذي تستخدمه الكائنات الحية لنزع النيتروجين من الغلاف الجوي وصنع البروتينات والأحماض الأمينية، وهي لبنات بناء الحياة.
كما تعمل الصفائح التكتونية على كشف الصخور التي تتفاعل مع ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. والصخور التي تحبس ثاني أكسيد الكربون هي المتحكم الرئيسي في مناخ الأرض على مدى فترات زمنية طويلة ـ أطول كثيراً من تغير المناخ العنيف الذي نتحمل مسؤوليته اليوم.
أداة لفهم الزمن العميق
إن رسم خريطة لصفائح الأرض التكتونية الماضية هو المرحلة الأولى في القدرة على بناء نموذج رقمي كامل للأرض عبر تاريخها.
سوف يسمح لنا مثل هذا النموذج باختبار الفرضيات حول ماضي الأرض. على سبيل المثال، لماذا مر مناخ الأرض بتقلبات شديدة مثل “كرة الثلج الأرضية”، أو لماذا تراكم الأكسجين في الغلاف الجوي عندما حدث ذلك.
في الواقع، سوف يسمح لنا بفهم أفضل بكثير للتغذية الراجعة بين الكوكب العميق وأنظمة سطح الأرض التي تدعم الحياة كما نعرفها.
هناك الكثير لنتعلمه
إن نمذجة ماضي كوكبنا أمر ضروري إذا أردنا أن نفهم كيف أصبحت العناصر الغذائية متاحة لتشغيل التطور. يعود أول دليل على الخلايا المعقدة ذات النوى – مثل جميع الخلايا الحيوانية والنباتية – إلى 1.65 مليار سنة مضت.
كان هذا بالقرب من بداية عملية إعادة البناء هذه وقريبًا من الوقت الذي تشكلت فيه القارة العملاقة نونا. ويهدف الباحثون إلى اختبار ما إذا كانت الجبال التي نمت في وقت تكوين نونا قد وفرت العناصر لتشغيل تطور الخلايا المعقدة.
ويعتمد الكثير من الكائنات الحية على الأرض على عملية التمثيل الضوئي وتحرير الأكسجين. وهذا يربط بين الصفائح التكتونية وكيمياء الغلاف الجوي، وبعض الأكسجين يذوب في المحيطات. وفي المقابل، فإن عدداً من المعادن المهمة ــ مثل النحاس والكوبالت ــ أكثر قابلية للذوبان في الماء الغني بالأكسجين. وفي ظل ظروف معينة، تترسب هذه المعادن من المحلول: باختصار، تشكل رواسب الخام.
تتشكل العديد من المعادن في جذور البراكين التي تحدث على طول هوامش الصفائح. ومن خلال إعادة بناء حدود الصفائح القديمة عبر الزمن، يمكننا أن نفهم بشكل أفضل الجغرافيا التكتونية للعالم ومساعدة مستكشفي المعادن في العثور على صخور قديمة غنية بالمعادن مدفونة الآن تحت جبال أصغر سناً كثيراً.
في هذا الوقت من استكشاف العوالم الأخرى في النظام الشمسي وخارجه، يجدر بنا أن نتذكر أن هناك الكثير عن كوكبنا الذي بدأنا للتو في إلقاء نظرة عليه.
هناك 4.6 مليار سنة من ذلك للتحقيق، والصخور التي نسير فوقها تحتوي على الدليل على كيف تغيرت الأرض خلال هذا الوقت.
هذه المحاولة الأولى لرسم خريطة لآخر 1.8 مليار سنة من تاريخ الأرض هي قفزة إلى الأمام في التحدي العلمي الكبير لرسم خريطة لعالمنا. لكنها مجرد محاولة أولى. ستشهد السنوات القادمة تحسنًا كبيرًا من نقطة البداية التي وصلنا إليها الآن.