عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.
يُظهر الرسم التوضيحي للفنان أرضًا أولية منصهرة. تشير دراسة جديدة إلى أن الصخور القديمة من جرينلاند وكندا وهاواي تحتفظ ببصمة كيميائية نادرة قد تأتي من هذا الكوكب البدائي. . | الائتمان: صور ستوكتريك / صور غيتي
حدد العلماء ما قد يكون أول دليل مباشر على وجود مواد متبقية من “الأرض البدائية”، وهي نسخة بدائية من كوكبنا كانت موجودة قبل أن يؤدي الاصطدام الهائل الذي يشكل القمر إلى إعادة تشكيله إلى الأبد.
الدراسة, نشرت يوم الثلاثاء (14 أكتوبر) في مجلة Nature Geoscience، يشير إلى وجود أدلة كيميائية صغيرة على ذلك الأرض البدائية لقد بقيت على قيد الحياة في أعماق صخور الأرض، دون تغيير جوهري، لمليارات السنين. وتوفر النتائج نافذة نادرة على العناصر الأساسية للكوكب، ويمكن أن تقدم للعلماء أدلة حول شكل الأرض والعوالم المجاورة لها في العصور الأولى.
“ربما يكون هذا أول دليل مباشر على أننا حافظنا على المواد الأولية للأرض.” نيكول نيوقال أستاذ مساعد في علوم الأرض والكواكب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والذي شارك في قيادة الورقة الجديدة في أ إفادة.
منذ ما يقرب من 4.5 مليار سنة، كان النظام الشمسي الشاب كانت سحابة دوامية من الغاز والغبار شكلت أولى الكويكبات والكواكب، بما في ذلك الأرض الفتية، ثم كرة ساخنة منصهرة على الأرجح محتدما مع محيطات الحمم البركانية.
وبعد أقل من 100 مليون سنة، ظهر كويكب بحجم المريخ اصطدمت بالأرض الأولية في حدث عنيف جدًا ذاب وأعاد مزج الكوكب بأكمله تقريبًا، خلق القمر في هذه العملية. وتشير الدراسة الجديدة إلى أن هذا كان الحدث الأخير الذي تسبب في ذوبان غطاء الأرض على نطاق واسع، وكان العلماء يشتبهون منذ فترة طويلة في أن هذا “الاصطدام العملاق” قضى على جميع الآثار الكيميائية لما حدث من قبل تقريبًا.
لكن نيي وزملائها اكتشفوا خللًا طفيفًا في توازن نظائر البوتاسيوم في الصخور القديمة، وتحديدًا نقص البوتاسيوم 40. ويرى الباحثون أن هذا الشذوذ هو بصمة محتملة للمواد التي نجت من الأرض الأولية نفسها.
وقال ني في البيان: “إننا نرى قطعة من الأرض القديمة جدًا، حتى قبل الاصطدام العملاق”. “هذا أمر مدهش لأننا نتوقع أن يتم محو هذا التوقيع المبكر ببطء من خلال تطور الأرض.”
يتواجد البوتاسيوم بشكل طبيعي في ثلاثة نظائر – البوتاسيوم 39، والبوتاسيوم 40، والبوتاسيوم 41، وهي نسخ مختلفة قليلاً من نفس العنصر مع أعداد مختلفة من النيوترونات ولكن نفس عدد البروتونات.
وفي عام 2023، قام فريق ني بتحليل النيازك التي تشكلت في أوقات ومواقع مختلفة عبر النظام الشمسي والتي تم جمعها من جميع أنحاء الأرض. الباحثون وجدت اختلافات نظائر البوتاسيوم الدقيقة وقال ني في البيان: “من بينها، مما يعني أن النظائر المختلفة يمكن استخدامها كتتبع لبنات بناء الأرض”.
وفي الدراسة الجديدة، بحث الفريق عن شذوذات مماثلة في البوتاسيوم في أقدم وأعمق صخور الأرض. كانت هذه عينات تم جمعها من جرينلاند، وأليكسو في حزام أبيتيبي بكندا، وحزام وينيبيجوسيس كوماتيتي في مانيتوبا؛ براكين كامايهواكانالوا وماونا لوا في هاواي؛ وبركان نيوبيري في سلسلة جبال كاسكيد في شمال غرب الولايات المتحدة.
وقال ني في البيان: “إذا تم الحفاظ على توقيع البوتاسيوم هذا، فسنريد البحث عنه في الزمن السحيق وفي أعماق الأرض”.
وقال ني في البيان إن الباحثين وجدوا أن هذه المواد القديمة تحتوي على كمية أقل من البوتاسيوم 40 مما كان متوقعا، مما يشير إلى أن الصخور “تم بناؤها بشكل مختلف”.
للكشف عن مثل هذه الإشارة الدقيقة، قام الباحثون بإذابة الصخور المسحوقة في الحمض، وعزلوا البوتاسيوم الناتج، ثم استخدموا مطياف الكتلة فائق الحساسية لقياس نسب نظائر العنصر الثلاثة بدقة، وفقًا للدراسة الجديدة.
أجرى الباحثون أيضًا عمليات محاكاة حاسوبية لاختبار ما إذا كانت العمليات الجيولوجية أو الكونية المعروفة، مثل تأثيرات الكويكبات، أو انتقال المواد من عباءة الأرض إلى سطحها، أو ذوبان الكواكب على نطاق واسع، يمكن أن تفسر نسب نظائر البوتاسيوم التي لاحظوها. ولكن في كل السيناريو الذي تم تصميمه، كانت التركيبات التي تمت محاكاتها تحتوي على قدر أكبر قليلاً من البوتاسيوم 40 مقارنة بما تحتويه عينات الصخور الفعلية من كندا وجرينلاند وهاواي.
يقول الباحثون إن هذا العجز يمثل الوشاح البدائي للأرض الذي نجت إلى حد كبير من الاختلاط الناجم عن الاصطدام العملاق وما زال موجودًا في أعماق الأرض حتى اليوم.
في حين أن النيازك التي تمت دراستها في العمل السابق للفريق أظهرت أيضًا شذوذات في البوتاسيوم، إلا أنها لم تظهر نفس النقص بالضبط، مما يشير إلى أن المواد التي شكلت الأرض الأولية في الأصل لم يتم اكتشافها بعد.
وقال ني في نفس البيان: “يحاول العلماء فهم التركيب الكيميائي الأصلي للأرض من خلال الجمع بين تركيبات مجموعات مختلفة من النيازك”.
“لكن دراستنا تظهر أن المخزون الحالي من النيازك لم يكتمل، وهناك الكثير لنتعلمه عن مصدر كوكبنا.”