أكبر لغز في الجيولوجيا.. متى بدأت الصفائح التكتونية في إعادة تشكيل الأرض؟
قضى الباحثون عقودا في البحث عن أدلة حول أصول العملية التي تحرك القارات، والتي بدأ تاريخها العميق أخيرا في التركيز، إذ عانى الغلاف الخارجي للأرض من كسر كارثي في 6 فبراير من العام الماضي، عندما ظهر خطأ كبير في جنوب تركيا، وترنحت شبه جزيرة الأناضول فجأة إلى الجنوب الغربي بنسبة تصل إلى 11 مترا بالنسبة لشبه الجزيرة العربية، وتوفي ما يقرب من 60 ألف شخص في واحدة من أكثر الزلازل تدميرا في العصر الحديث.
متى بدأت الصفائح التكتونية في إعادة تشكيل الأرض؟
وأشار الباحثون، إلى أن يحدث زلزال مثل هذا لأن قشرة الأرض مقسمة إلى صفائح تكتونية متغيرة، وتلعب القوى الكامنة وراء الصفائح التكتونية دورا في تحديد كل شيء تقريبا عن الأرض، من مناخها إلى تطور الحياة.
وبحسب ما نشر في مجلة Nature، على الرغم من أهمية الصفائح التكتونية، فإنها ظلت لغزا إلى حد ما، ومنذ أوائل القرن 21، كان الجيولوجيين يجمعون البيانات بحثا عن إجابات حول متى وكيف بدأت الصفائح التكتونية، لكن هذه أنتجت الدراسات فوضى من النتائج المتناقضة في كثير من الأحيان.
وقال عالم البترول مايكل براون في جامعة ماريلاند في كوليج بارك: يمكن أن يكون لديك 30 شخصا مع 30 تخصصا مختلفا وربما سنتوصل إلى 30 رقما مختلفًا.
وأضاف بيتر كاوود باحث من جامعة موناش في ملبورن بأستراليا: إنه لأمر لافت للنظر، مستوى عدم اليقين بشأن وقت بدء العملية التي تتحكم في نظام الأرض اليوم وتجعل كوكبنا صالحا للسكن، وإن عدم اليقين كبير لدرجة أنه يمتد عبر 85% من تاريخ الكوكب البالغ 4.5 مليار عام.
ومنذ الستينيات، أدرك علماء الجيولوجيا أن القشرة الخارجية للأرض أي الغلاف الصخري، ليست قطعة صلبة واحدة، ولكنها سلسلة من الصفائح الصخرية التي تتزاحم ضد بعضها البعض وتغير موضعها تدريجيا، وعلى مدى ملايين السنين، تتسع المحيطات وتضيق، وتتحرك القارات في جميع أنحاء العالم، وتندمج أحيانا لتشكيل قارات عظمى شاسعة، وتغرق الأجزاء القديمة من الصفائح في داخل الأرض، إذ يتم إعادة تدويرها، وتختلط الصخرة مع أجزاء أخرى من عباءة الكوكب، وتكون لطبقة شبه المنصهرة تحت القشرة.
وقالت الجيولوجية ناديا درابون في جامعة هارفارد في كامبريدج، ماساتشوستس: الأرض هي الكوكب الوحيد الذي نعرفه والذي يحتوي على الصفائح التكتونية، لا يكون من قبيل المصادفة أن الأرض هي أيضا الكوكب الوحيد من المعروف أنه يؤوي الحياة، يؤدي الخلط المستمر وإعادة تدوير الصخور والمعادن إلى إطلاق العناصر الغذائية في المحيطات ويخلق موائل للحياة، وهذا مهم حقا لسكن الأرض.
وعندما تشكلت الأرض قبل 4.5 مليار سنة، كانت أكثر سخونة بكثير من اليوم، ربما كان للأرض الوليدة محيط صهارة بدلا من سطح صلب، وربما شيء مشابه لكوكب 55 Cancri e، الذي درسه تلسكوب جيمس ويب الفضائي، وفي نهاية المطاف، تم تبريد القشرة وتصلبها ثم انكسرت إلى صفائح بدأت تتصارع ضد بعضها البعض وتهاجر حول السطح.
ويأمل الباحثون في العثور على أدلة مباشرة هذه الفترة؛ لأن معظم الصخور التي تشكلت في تلك الأيام الأولى تم غرقها منذ فترة طويلة في باطن الأرض، إذ تم صهرها، ومنذ تكوين الأرض منذ أكثر من 4.5 مليار سنة حتى 4 مليارات سنة، هو الأكثر غموضا على الإطلاق، وكل ما تبقى هو بلورات صغيرة تسمى الزركون، وهي بقايا صخور هاديان التي تم دمجها لاحقا في الصخور الأصغر سنا.
وتمكن الجيولوجيون من التوصل إلى أن الظروف كانت مختلفة في العصر القديم، ويقول مايكل براون، أجزاء من سجل الصخور مختلفة تماما، وتشير كيمياء الصخور الباقية على قيد الحياة إلى أن الوشاح كان أكثر سخونة في Archean1، وربما يكون أكثر دفئا بمقدار 100 درجة مئوية على الأقل وقد يصل إلى 250 درجة مئوية، مما هو عليه اليوم، وهذا يعني أن القشرة كانت أيضا أكثر دفئا، وبالتالي أكثر ليونة وأقل كثافة.
وهذه الظروف غير متوافقة مع نوع الصفائح التكتونية التي شوهدت على كوكب اليوم، والتي تتطلب لوحات صلبة كثيفة بما يكفي لتغرق في الوشاح في منطقة الاندساس، وكان المعنى الضمني هو أن الأرض الشابة لم يكن لديها تكتونيات الصفائح كما نفهمها اليوم، وكما كان لديه بدلا من ذلك غير واضح، وأحد الاحتمالات هو الغطاء الراكد، وهو قشرة مقسمة إلى صفائح لم تتحرك كثيرا، وبدلا من التحرك جانبيا كما هو الحال اليوم، ربما تحولت الطبقات لأعلى ولأسفل، وتضررت من الصخور الساخنة.
وظهر خلال السنوات العشر الماضية، توافق في الآراء، ويبدو أن الانتقال الرئيسي يحدث منذ حوالي ثلاثة مليارات سنة، وتشير خطوط متعددة من الأدلة إلى أن النظام التكتوني تغير بشكل عميق في هذا الوقت، ووجدت دراسة أجريت عام 2016 أن تكوين القشرة بدأ يتغير منذ حوالي ثلاثة مليارات سنة، وكانت الصخور القديمة، تحتوي على الكثير من المغنيسيوم والحديد وكانت كثيفة.
وقبل 2.5 مليار سنة، كانت الصخور تحتوي على المزيد من السيليكا وكانت أقل كثافة، وتعني الكثافة المنخفضة أن الصفائح يمكن أن تحمل قارات سميكة دون أن تغرق، وبشكل حاسم تتشكل الصخور الفلسية فقط في وجود الماء والحرارة، واليوم يتم إنشاء هذه الصخور في مناطق الاندساس، وبالتالي فإن ظهور الصخور الفلسية قبل 3 مليارات و2.5 مليار سنة يعني أن الاندساس كان جاريا.
ووصف باحثون آخرون، نموذج فيه سبع مراحل من تاريخ الأرض، وكانت جميع المراحل ذات فترات مختلفة، تتراوح من أكثر من 100 مليون إلى مليار سنة، وتميز كل منها بمزيج معين من أنواع الصخور، مما يعكس التغيرات في سلوك القشرة، وحدد الفريق كل ما حدث بعد 2.5-1.8 مليار سنة على أنه يعمل في إطار تكتوني للصفائح.
