قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
اصطدمت صخرة فضائية ضخمة، يقدر حجمها بأربعة أضعاف حجم جبل إيفرست، بالأرض منذ أكثر من 3 مليارات سنة، وكان من الممكن أن يكون التأثير مفيدًا بشكل غير متوقع لأقدم أشكال الحياة على كوكبنا، وفقًا لبحث جديد.
عادة، عندما تصطدم صخرة فضائية كبيرة بالأرض، ترتبط التأثيرات بدمار كارثي، كما في حالة انقراض الديناصورات قبل 66 مليون سنة، عندما اصطدم كويكب يبلغ عرضه حوالي 6.2 ميل (10 كيلومترات) ساحل شبه جزيرة يوكاتان فيما يعرف الآن بالمكسيك.
لكن الأرض كانت حديثة العهد ومكانًا مختلفًا تمامًا عندما اصطدم النيزك S2، الذي تقدر كتلته بما يتراوح بين 50 إلى 200 مرة أكثر من كويكب تشيككسولوب الذي تسبب في انقراض الديناصورات، بالكوكب قبل 3.26 مليار سنة، وفقًا لما ذكرته ناديا درابون، الأستاذة المساعدة في علم الأرض. وعلوم الكواكب في جامعة هارفارد. وهي أيضًا المؤلف الرئيسي لدراسة جديدة تصف تأثير S2 وما أعقبه والتي نشرت يوم الاثنين في مجلة Proceedings of the National Academy of Sciences.
كتب درابون في رسالة بالبريد الإلكتروني: “لم تتشكل أي حياة معقدة بعد، ولم تكن هناك سوى حياة وحيدة الخلية على شكل بكتيريا وعتائق”. “من المحتمل أن المحيطات كانت تحتوي على بعض الحياة، ولكن ليس بقدر ما هي عليه اليوم، ويرجع ذلك جزئيًا إلى نقص العناصر الغذائية. حتى أن بعض الناس يصفون محيطات الأرك بأنها “صحاري بيولوجية”. كانت الأرض الأثرية عالمًا مائيًا مع وجود عدد قليل من الجزر البارزة. كان من الممكن أن يكون مشهدًا غريبًا، حيث من المحتمل أن تكون المحيطات خضراء اللون بسبب المياه العميقة الغنية بالحديد.
وقال درابون إنه عندما ضرب النيزك S2، اندلعت فوضى عالمية، لكن التأثير أثار أيضًا مكونات ربما تكون قد أثرت الحياة البكتيرية. يمكن أن تغير النتائج الجديدة الطريقة التي يفهم بها العلماء كيفية استجابة الأرض وحياتها الناشئة للقصف من الصخور الفضائية بعد وقت قصير من تشكل الكوكب.
الكشف عن الآثار القديمة
في وقت مبكر من تاريخ الأرض، كثيرًا ما ضربت الصخور الفضائية الكوكب الشاب. تشير التقديرات إلى أن “الاصطدامات العملاقة”، التي يزيد عرضها عن 6.2 ميل (10 كيلومترات)، تضرب الكوكب كل 15 مليون سنة على الأقل، وفقًا لمؤلفي الدراسة، مما يعني أن ما لا يقل عن 16 نيزكًا عملاقًا ضرب الأرض خلال الدهر الأركي، وهو ما استمرت من 4 مليارات إلى 2.5 مليار سنة مضت.
لكن تداعيات تلك الأحداث المؤثرة ليست مفهومة جيدًا. ونظرًا لجيولوجيا الأرض المتغيرة باستمرار، حيث تغطي الحفر الضخمة النشاط البركاني وحركة الصفائح التكتونية، فمن الصعب العثور على دليل على ما حدث منذ ملايين السنين.
درابون هو عالم جيولوجي من أوائل علماء الأرض، مهتم بفهم شكل الكوكب قبل تشكل القارات الأولى وكيف أثرت تأثيرات النيازك العنيفة على تطور الحياة.
“لا بد أن هذه التأثيرات أثرت بشكل كبير على أصل وتطور الحياة على الأرض. قال درابون: “لكن كيف يظل هذا الأمر لغزا بالضبط”. “في بحثي، أردت فحص الأدلة الفعلية “الثابتة” – معذرةً عن التورية – حول كيفية تأثير التأثيرات العملاقة على الحياة المبكرة”.
أجرت درابون وزملاؤها عملًا ميدانيًا للبحث عن أدلة في صخور جبال باربرتون ماخونجوا في جنوب أفريقيا. هناك، يمكن العثور على أدلة جيولوجية لثمانية أحداث تصادمية، وقعت قبل ما بين 3.6 مليار و3.2 مليار سنة، في الصخور ويمكن تتبعها من خلال جزيئات اصطدام نيزكية صغيرة تسمى الكريات.
وتحدث الجسيمات الصغيرة المستديرة، والتي يمكن أن تكون زجاجية أو بلورية، عندما تصطدم النيازك الكبيرة بالأرض، وتشكل طبقات رسوبية في الصخور المعروفة باسم الطبقات الكروية.
جمع الفريق مجموعة من العينات في جنوب إفريقيا وقام بتحليل تركيبات الصخور والكيمياء الجيولوجية لها.
قال درابون: “تبدأ أيامنا عادة برحلة طويلة إلى الجبال للوصول إلى مواقع أخذ العينات لدينا”. “في بعض الأحيان، نكون محظوظين بوجود طرق ترابية تقربنا أكثر. في الموقع، نقوم بدراسة الهياكل الموجودة في الصخور عبر طبقة حدث الارتطام بتفصيل كبير ونستخدم المطارق الثقيلة لاستخراج العينات لتحليلها لاحقًا في المختبر.
حافظت طبقات الصخور المحصورة بإحكام على جدول زمني معدني سمح للباحثين بإعادة بناء ما حدث عندما ضرب النيزك S2.
موجات الدمار
كان قطر النيزك S2 يتراوح بين 23 و36 ميلاً (37 و58 كيلومترًا) عندما ضرب الكوكب. وقال درابون إن التأثيرات كانت سريعة وشرسة.
قال درابون: “تخيل نفسك واقفًا قبالة ساحل كيب كود، في جرف من المياه الضحلة”. “إنها بيئة منخفضة الطاقة، دون تيارات قوية. ثم فجأة، تجد تسونامي عملاقًا، يجتاح ويمزق قاع البحر.
اجتاحت موجة التسونامي الكرة الأرضية، وكانت الحرارة الناتجة عن الاصطدام شديدة للغاية لدرجة أنها غليت الطبقة العليا من المحيط. وقال درابون إنه عندما تغلي المحيطات وتتبخر، فإنها تشكل أملاحًا مثل تلك التي لوحظت في الصخور مباشرة بعد الاصطدام.
أدى الغبار الذي دخل الغلاف الجوي نتيجة الاصطدام إلى إظلام السماء خلال ساعات، حتى على الجانب الآخر من الكوكب. ارتفعت حرارة الغلاف الجوي، ومنعت سحابة الغبار الكثيفة الميكروبات من تحويل ضوء الشمس إلى طاقة. إن أي حياة على الأرض أو في المياه الضحلة كانت ستشعر بالآثار الضارة على الفور، وكانت هذه الآثار ستستمر من بضع سنوات إلى عقود.
في نهاية المطاف، كان من الممكن أن يعيد المطر الطبقات العليا من المحيط، واستقر الغبار.
لكن بيئة المحيطات العميقة كانت قصة أخرى. وأدى التسونامي إلى نشوء عناصر مثل الحديد وجلبها إلى السطح. وفي الوقت نفسه، ساعد التآكل في غسل الحطام الساحلي إلى البحر وإطلاق الفوسفور من النيزك. وأظهر التحليل المعملي ارتفاعًا كبيرًا في وجود الكائنات وحيدة الخلية التي تتغذى على الحديد والفوسفور مباشرة بعد الاصطدام.
وقال درابون إن الحياة تعافت بسرعة، ثم ازدهرت.
وقالت: “قبل الاصطدام، كانت هناك بعض الحياة في المحيطات، ولكن ليس كثيرًا، بسبب نقص العناصر الغذائية والجهات المانحة للإلكترونات مثل الحديد في المياه الضحلة”. “لقد أدى التأثير إلى إطلاق العناصر الغذائية الأساسية، مثل الفوسفور، على نطاق عالمي. أطلق أحد الطلاب على هذا التأثير اسم “قنبلة الأسمدة”. بشكل عام، هذه أخبار جيدة جدًا لتطور الحياة المبكرة على الأرض، حيث كانت التأثيرات أكثر تكرارًا خلال المراحل الأولى من تطور الحياة مما هي عليه اليوم.
كيف تستجيب الأرض للضربات المباشرة
وقال درابون إن اصطدام الكويكبين S2 وChicxulub كان لهما عواقب مختلفة بسبب أحجام الصخور الفضائية والمرحلة التي كان فيها الكوكب عندما ضرب كل منهما.
اصطدم المسبار Chicxulub بمنصة كربونات على الأرض، مما أدى إلى إطلاق الكبريت في الغلاف الجوي. وشكلت الانبعاثات الهباء الجوي الذي تسبب في انخفاض حاد وشديد في درجات حرارة السطح.
وقال درابون إنه على الرغم من أن كلا الاصطدامين تسببا في نفوق كبير، إلا أن الكائنات الحية الدقيقة القوية التي تعتمد على ضوء الشمس في المياه الضحلة كانت ستتعافى بسرعة بعد اصطدام S2 بمجرد امتلاء المحيطات واستقرار الغبار.
وقالت: “كانت الحياة خلال فترة تأثير S2 أبسط بكثير”. “فكر في تنظيف أسنانك بالفرشاة في الصباح: قد تقضي على 99.9% من البكتيريا، لكنها تعود بحلول المساء.”
كان بن فايس، أستاذ روبرت ر. شروك لعلوم الأرض والكواكب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، مفتونًا بالملاحظات الجيولوجية للطبقات الكروية الموجودة في الورقة، والتي يعتقد أنها تسمح للباحثين باستكشاف تأثير الأرض القديم بالطريقة التي يسجل بها علماء الفلك يمكنه دراسة أسطح الكواكب مثل المريخ. ولم يشارك فايس في الدراسة.
وقال فايس: “لا توجد حفر صدمية محفوظة على الأرض اليوم تقترب في الحجم من ما يُستنتج أنه أنتج الصخور التي تمت دراستها هنا”. “بالطبع، ما يميز سجلنا هو أنه، على الرغم من تجزئته وعدم اكتماله، فهو السجل الوحيد الذي يمكننا دراسته حاليًا بالتفصيل والذي يمكن أن يخبرنا عن تأثيرات التأثيرات على التطور المبكر للحياة. ومن المثير للإعجاب أيضًا أنه على الرغم من الطبيعة المحلية لهذه الملاحظات (النتوءات في منطقة صغيرة في جنوب إفريقيا)، يمكننا أن نبدأ في فهم شيء ما عن الطبيعة العالمية لهذه الأحداث التأثيرية العملاقة.
تفتح الصخور الموجودة في جبال باربرتون ماخونجوا خطًا جديدًا تمامًا من الأبحاث حول تاريخ تأثيرات الأرض على درابون وزملائها.
وقالت: “نحن نهدف إلى تحديد مدى شيوع هذه التغيرات البيئية والاستجابات البيولوجية بعد أحداث الاصطدام الأخرى في تاريخ الأرض المبكر”. “بما أن تأثير كل تأثير يعتمد على عوامل مختلفة، فإننا نريد تقييم مدى تكرار حدوث هذه التأثيرات الإيجابية والسلبية على الحياة.”
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على CNN.com