منذ حوالي 700 مليون سنة، بردت الأرض كثيرًا لدرجة أن العلماء يعتقدون أن الصفائح الجليدية الضخمة غطت الكوكب بأكمله مثل كرة ثلج عملاقة. وقد استمر هذا التجميد العالمي العميق، المعروف باسم Snowball Earth، لعشرات الملايين من السنين.
ومع ذلك، وبأعجوبة، لم تستمر الحياة المبكرة فحسب، بل ازدهرت. عندما ذاب الجليد وذابت الأرض، ظهرت حياة معقدة متعددة الخلايا، مما أدى في النهاية إلى أشكال الحياة التي نعرفها اليوم.
استندت فرضية الأرض كرة الثلج إلى حد كبير إلى أدلة من الصخور الرسوبية المكشوفة في المناطق التي كانت ذات يوم على طول السواحل والبحار الضحلة، بالإضافة إلى النمذجة المناخية. إن الأدلة المادية التي تشير إلى أن الصفائح الجليدية تغطي المناطق الداخلية من القارات في المناطق الاستوائية الدافئة ظلت بعيدة عن العلماء – حتى الآن.
في بحث جديد نُشر في Proceedings of the National Academy of Sciences، يصف فريقنا من الجيولوجيين الحلقة المفقودة، الموجودة في حجر رملي غير عادي مغطى بالحصى ومغلف داخل الجرانيت الذي يشكل Pikes Peak في كولورادو.
حل لغز الأرض كرة الثلج على الجبل
Pikes Peak، التي أطلق عليها شعب Ute في الأصل اسم Tavá Kaa-vi، تضفي اسم أجدادها، Tava، على هذه الصخور البارزة. وهي تتألف من حقن الرمل المتصلبة، والتي تشكلت بطريقة مشابهة للحقن الطبي عندما يتم دفع السائل الغني بالرمال إلى الصخور الأساسية.
أحد التفسيرات المحتملة لما خلق هذه الحجارة الرملية الغامضة هو الضغط الهائل للطبقة الجليدية المغطاة بأرض سنوبول، مما يجبر الرواسب الممزوجة بالمياه الذائبة على الصخور الضعيفة بالأسفل.
ومع ذلك، فإن إحدى العقبات التي تحول دون اختبار هذه الفكرة هي عدم وجود عمر محدد للصخور للكشف عن الوقت الذي توجد فيه الظروف الجيولوجية المناسبة لحقن الرمال.
لقد وجدنا طريقة لحل هذا اللغز، باستخدام عروق الحديد الموجودة بجانب حقن تافا، بالقرب من بايكس بيك وأماكن أخرى في كولورادو.
تحتوي معادن الحديد على كميات منخفضة جدًا من العناصر المشعة التي تحدث بشكل طبيعي، بما في ذلك اليورانيوم، الذي يضمحل ببطء إلى عنصر الرصاص بمعدل معروف. أتاحت لنا التطورات الحديثة في التأريخ الإشعاعي المعتمد على الليزر قياس نسبة اليورانيوم إلى نظائر الرصاص في معدن أكسيد الحديد الهيماتيت للكشف عن المدة التي مضت منذ تشكل البلورات الفردية.
يبدو أن العروق الحديدية قد تشكلت قبل وبعد حقن الرمال في صخور كولورادو: لقد وجدنا عروق من الهيماتيت والكوارتز التي تقطع سدود تافا وتم قطعها بواسطة سدود تافا. وقد سمح لنا ذلك بمعرفة الفئة العمرية لحقن الرمل، والتي يجب أن تكون قد تشكلت قبل ما بين 690 مليون و660 مليون سنة.
إذن، ماذا حدث؟
الإطار الزمني يعني أن هذه الحجارة الرملية تشكلت خلال العصر الكريوجيني، من 720 مليون إلى 635 مليون سنة مضت. الاسم مشتق من “الولادة الباردة” في اللغة اليونانية القديمة وهو مرادف للاضطرابات المناخية وتعطيل الحياة على كوكبنا – بما في ذلك كرة الثلج.
في حين أن مسببات البرد الشديد في ذلك الوقت لا تزال محل نقاش، فإن النظريات السائدة تنطوي على تغييرات في نشاط الصفائح التكتونية، بما في ذلك إطلاق الجسيمات في الغلاف الجوي التي تعكس ضوء الشمس بعيدًا عن الأرض. في نهاية المطاف، ربما يكون تراكم ثاني أكسيد الكربون الناتج عن إطلاق الغازات البركانية قد أدى إلى ارتفاع درجة حرارة الكوكب مرة أخرى.
من المحتمل أن تكون تافا الموجودة في بايكس بيك قد تشكلت بالقرب من خط الاستواء داخل قلب قارة قديمة تسمى لورينتيا، والتي انتقلت تدريجيًا مع مرور الوقت والدورات التكتونية الطويلة إلى موقعها الشمالي الحالي في أمريكا الشمالية اليوم.
لقد تمت مناقشة أصل صخور تافا لأكثر من 125 عامًا، لكن التكنولوجيا الجديدة سمحت لنا بربطها بشكل قاطع بفترة الأرض الكروية الثلجية لأول مرة.
يبدو السيناريو الذي نتصوره لكيفية حدوث حقن الرمال كما يلي:
أنتجت طبقة جليدية عملاقة تحتوي على مناطق من التسخين الحراري الأرضي في قاعدتها مياهًا ذائبة، اختلطت مع الرواسب الغنية بالكوارتز في الأسفل. وقد خلق وزن الغطاء الجليدي ضغوطًا هائلة أجبرت هذا السائل الرملي على التحول إلى قاعدة صخرية كانت قد ضعفت بالفعل على مدى ملايين السنين. على غرار التكسير الهيدروليكي للغاز الطبيعي أو النفط اليوم، أدى الضغط إلى تشقق الصخور ودفع المياه الرملية الذائبة، مما أدى في النهاية إلى تكوين الحقن التي نراها اليوم.
أدلة على لغز جيولوجي آخر
لا تؤدي النتائج الجديدة إلى تعزيز فرضية كرة الثلج العالمية فحسب، بل إن وجود حقن تافا داخل الصخور الضعيفة والمتكسرة التي كانت تغطيها الصفائح الجليدية يوفر أدلة حول ظواهر جيولوجية أخرى.
يمكن رؤية الفجوات الزمنية في سجل الصخور التي نشأت من خلال التآكل والمشار إليها باسم عدم المطابقة اليوم في جميع أنحاء الولايات المتحدة، وأشهرها في جراند كانيون، حيث يوجد في بعض الأماكن أكثر من مليار سنة مفقودة. تحدث حالات عدم التوافق عندما تتم إزالة فترة طويلة من التآكل وتمنع طبقات جديدة من الصخور من التشكل، مما يترك اتصالاً غير قابل للتوافق.
تدعم نتائجنا أن عدم التوافق الكبير بالقرب من Pikes Peak يجب أن يكون قد تشكل قبل الأرض الثلجية المبردة. وهذا يتعارض مع الفرضيات التي ترجع تكوين حالة عدم المطابقة الكبرى إلى التآكل واسع النطاق الناجم عن الصفائح الجليدية Snowball Earth نفسها.
نأمل أن تؤدي أسرار هذه الصخور الكريوجينية بعيدة المنال في كولورادو إلى اكتشاف المزيد من السجلات الأرضية لأرض كرة الثلج. يمكن أن تساعد مثل هذه النتائج في تكوين صورة أوضح لكوكبنا أثناء الظواهر المناخية المتطرفة والعمليات التي أدت إلى الكوكب الصالح للسكن الذي نعيش عليه اليوم.
تم إعادة نشر هذا المقال من The Conversation، وهي منظمة إخبارية مستقلة غير ربحية تقدم لك حقائق وتحليلات جديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتب بواسطة: ليام كورتني ديفيز، جامعة كولورادو بولدر; كريستين سيدواي, كلية كولورادووريبيكا فلاورز، جامعة كولورادو بولدر
اقرأ المزيد:
تلقى المؤلفون تمويلًا بحثيًا من المؤسسة الوطنية للعلوم (NSF).
حصلت كريستين سيدواي على منح بحثية من مكتب البرامج القطبية التابع لمؤسسة العلوم الوطنية.
تلقت ريبيكا فلاورز تمويلًا بحثيًا من المؤسسة الوطنية للعلوم.