يقول العلماء إن الأنهار الجليدية “ترهل” الأرض الثلجية وتغيير كيمياء المحيطات ، مما يمهد الطريق للحياة المعقدة ، كما يقول العلماء

اشترك في النشرة الإخبارية لنظرية Wonder's Wonder Science. استكشف الكون بأخبار عن الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.

منذ أكثر من نصف مليار عام على الأرض التي تغطيها الجليد ، أثارت الأنهار الجليدية مكونات للحياة المعقدة من خلال تجويف المعادن الأراضي ثم إيداعها في المحيط ، وفقًا لدراسة جديدة.

بوصة بوصة ، بينما تسللت الأنهار الجليدية الضخمة على الأراضي المجمدة باتجاه البحر المغطى بالجليد ، قاموا بالتجول أسفلها ، وهم يتجولون في الصخور من قشرة الأرض. عندما ذاب الأنهار الجليدية في نهاية المطاف ، أصدروا سيلًا من المواد الكيميائية الأرضية في المحيط ، حسبما ذكر الباحثون مؤخرًا. جرفت المعادن على الأرض من خلال “المكنسة الجليدية” غيرت الكيمياء البحرية والمحيطات التي غرست مع العناصر الغذائية التي يقولون ربما تكون قد شكلت مدى تطور الحياة المعقدة.

استمرت هذه الفترة القديمة من التجميد العميق ، والمعروفة باسم عصر Neoproterozoic ، أو “Snowball Earth” ، من حوالي مليار إلى 543 مليون عام. خلال ذلك الوقت ، تم توحيد الكتلة الأرضية في شبه القارة المسمى Rodinia ثم انفصلت مرة أخرى. أقدم أشكال الحياة للأرض ، مثل الميكروبات ، البكتيريا الزرقاء ، الإسفنج والكائنات الحية المقيدة في قاع البحر ، ملغى المحيطات. بعد نهاية Neoproterozoic ، ظهرت حياة أكثر تعقيدًا ، مع ظهور المخلوقات البحرية الأولى للدروع الرياضية والقذائف والمسامير.

عزا العلماء هذه الطفرة التطورية إلى زيادة مستويات الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض وفي مياه المحيط الضحلة. والآن ، تشير الأبحاث المنشورة يوم الثلاثاء في مجلة الجيولوجيا إلى أن تدفق الأنهار الجليدية القديمة قد يكون له تغييرات كيميائية بشكل مباشر في المحيط والتي كانت حاسمة لتطور الكائنات المعقدة.

وقال الدكتور كريس كيركلاند ، مؤلف الدراسة الرئيسي للدراسة ، إن دراسة Snowball Earth تقدم نافذة في ماضي كوكبنا ، لكنه يقدم أيضًا رؤى قيمة في تغير المناخ الحديث.

وقال: “يشير سجلنا الجيولوجي العميق إلى كيفية تأثير تغيير جزء من الأرض على آخر”. في الوقت الحالي ، فإن الاحترار الدرامي للكوكب الذي يمثل أزمة المناخ التي تغذيها الإنسان تحدث بسرعة كبيرة مقارنة بهذه العمليات القديمة التي استغرقت ملايين السنين.

“تحد هذه الوتيرة السريعة من قدرة الأرض على تنظيم نفسها بشكل طبيعي ، مما يؤكد على إلحاح معالجة تغير المناخ البشري المنشأ.”

من Snowball Earth إلى Planet Hothouse

من المعروف أن حركة الجبل الجليدي ، أو التجلد ، تتخلص من الرواسب الأرضية وتنقلها إلى المحيطات والبحيرات والأنهار ، وتشكل أساس شبكات الطعام المائية. ومع ذلك ، فإن الباحثين الذين يدرسون الأرض القديمة كانوا غير متأكدين في السابق ما إذا كانت الأنهار الجليدية Neoproterozoic تحركت على الإطلاق ، ناهيك عن تآكل الأرض تحتها ونقل المعادن إلى البحر.

وقال كيركلاند ، أستاذ في كلية العلوم الأرضية والكواكب في جامعة كورتين في بيرث ، أستراليا: “لقد تم افتراض أن التآكل الجليدي على نطاق واسع من التصميمات الداخلية القارية يمكن أن يكون سببها ثلج كرة الثلج”. “ومع ذلك ، لم تكن جوانب هذه الفكرة واضحة لأن الجليد قد لا يتحرك أو يتحرك قليلاً أو حتى بالفعل يتدفق.”

وجد كيركلاند وزملاؤه إجابات في اسكتلندا وأيرلندا الشمالية ، حيث درسوا الرواسب من التكوينات الصخرية التي يرجع تاريخها إلى Neoproterozoic. نظر الفريق إلى الزركون – المعادن المتبلورة التي تكون متينة بشكل استثنائي ويمكن أن تتغلب على الأحداث الجيولوجية المتطرفة. تحتوي الزركون أيضًا على اليورانيوم. من خلال قياس مراحل تسوس اليورانيوم في الزركون ، يستخدم الجيولوجيون المعادن ككرونومتر لدراسة ماضي الأرض.

درس الباحثون الرواسب التي يرجع تاريخها إلى الوقت الذي كانت فيه الأرض مغطاة بالجليد ، ومن فترة “Hothouse Earth” بعد ملايين السنين عندما اختفى الجليد ، ووجد أن التركيب المعدني لرواسب كرة الثلج يختلف بشكل كبير عن تلك الموجودة في الرواسب اللاحقة.

وقال كيركلاند لـ CNN في رسالة بالبريد الإلكتروني: “لقد استعادنا أنماطًا مميزة في مجموعات من هذه الحبوب المعدنية”. “في جوهرها تغيرت بصمة” الحمض النووي “لهذه الصخور الرسوبية.”

وقال الدكتور جراهام شيلدز ، أستاذ الجيولوجيا في جامعة لندن ، إن النتائج تعزز فكرة التجلد النشط “إلى حد ما”. لم يشارك شيلدز في البحث الجديد. ومع ذلك ، فإن الدراسة لم تتضمن بيانات من فاصل جليدي مهم يسمى Marinoan ، والذي كان يمثل نهاية كرة الثلج الأرض ، كما أخبر CNN في رسالة بريد إلكتروني. كان شيلدز أيضًا حذرًا بشأن ربط التآكل الجليدي بشكل مباشر بتطور الحياة المعقدة.

وقال شيلدز: “لقد تم اقتراح هذا الاتصال من قبل ولكنه مثير للجدل لأن الربط يفترض بدلاً من شرحه”. “إن تغيير المناظر الطبيعية الدرامية التي تسبب في ظهور الحيوانات العيانية هي فكرة أنيقة ، لكن الورقة تقدم فرضية حول التآكل الجليدي/التجوية التي يمكن اختبارها ، بدلاً من تسوية النقاش”.

ذوبان الجليدي الشامل يحول المحيطات

احتوت الصخور من وقت Snowball Earth على معادن أقدم ، ولكنها شاركت أيضًا في مجموعة من العصور المعدنية ، مما يلمح إلى أن الصخور تعرضت وتآكلت بمرور الوقت من خلال حركة الكشط من الأنهار الجليدية. أخبر هذا الدليل العلماء أن الأنهار الجليدية في Neoproterozoic كانت متنقلة. كانت الصخور الأصغر سناً ، من عندما تم إذابة الأرض بالثلوج ، مجموعة أضيق من العصور المعدنية ، وكانت الحبوب الأكثر هشاشة غائبة ، مما يشير إلى أن المياه المتدفقة كانت قد حلت موادًا كانت موجودة في السابق.

عند تراجع Neoproterozoic ، كان أحد التغييرات المعروفة في كيمياء المحيطات ارتفاعًا في اليورانيوم. سبق أن أوضحت أبحاث أخرى هذه الزيادة لأنها ناتجة عن ارتفاع الأكسجين في الغلاف الجوي ، “ومع ذلك ، فإن بياناتنا تشير إلى أن تسليم العناصر الكيميائية في المحيطات لعبت أيضًا دورًا في هذا” ، كما قال كيركلاند.

وأضاف: “يُرى المكون الذائب” المفقود “في هذه الصخور” ظهر احتياطيًا “في تغييرات في كيمياء المحيط في هذا الوقت”. من خلال رسم خرائط هذه التغييرات في البيئات الأرضية والبحرية ، “نحن نقوم بتصوير نقل العناصر الكيميائية عبر الأرض كنظام”.

أفاد العلماء أن أحداث التجلد الكبرى وقعت مرتين على الأقل بين 720 مليون و 635 مليون عام. بحلول نهاية Neoproterozoic ، عندما بدأ الغطاء الجليدي للأرض في ذوبان الجليد ، كانت نوبات الكيمياء الرئيسية تحدث في جو الأرض والمحيطات.

وقال كيركلاند: “تتميز نهاية هذه الجليد بالزيادات السريعة في الأكسجين في الغلاف الجوي والمحيطات ، وربما بسبب تعزيز التجوية من الأسطح الصخرية المكشوفة وزيادة تدفقات المغذيات في المحيط”. يمكن أن تكون مثل هذه التغييرات قد غرست دورات المغذيات وتوفير الحياة الناشئة مع الدعم الذي تحتاجه للتطور إلى أشكال أكثر تعقيدًا.

وقال الدكتور أندرو كنول ، أستاذ فخري في العلوم الكوكبية في جامعة هارفارد ، الذي لم يشارك في جدد بحث. ومع ذلك ، لا تزال هناك أسئلة حول ما إذا كانت المعادن التي تم سكبها في المحيط بواسطة التجلد Neoproterozoic كان كافيًا لتحفيز التغييرات البيئية على المدى الطويل مع عواقب بيولوجية.

اقترحت أبحاث أخرى سابقًا أن تأثيرات أحداث التجلد ، مثل تلك الموصوفة في الدراسة الجديدة ، “قد يكون لها عواقب عابرة فقط – بلعة من العناصر الغذائية التي ترفع الإنتاج الأولي وربما زيادة مستويات الأكسجين ، قبل الاسترخاء إلى الحالة السابقة البيئة ، “قال Knoll. وأضاف النتائج الجديدة “إضافة مثيرة للاهتمام إلى المحادثة”. “لكن المحادثة مستمرة.”

دروس لأزمة المناخ اليوم

من Neoproterozoic إلى الوقت الحاضر ، تشكل عمليات مماثلة تغير المناخ ، بما في ذلك الدور الذي تلعبه ثاني أكسيد الكربون (CO2) وسلوك حلقات التغذية المرتدة ، عندما تتغذى العملية في جانب موجود من نظام المناخ للأرض وتكثيفه. تضيء الأدلة المناخية القديمة ما يحدث خلال نقاط التحول المناخية-عندما يتم عبور العتبة ، مما يؤدي إلى تغييرات واسعة النطاق لا رجعة فيها في كثير من الأحيان.

اليوم ، تسخن الأرض بسرعة بدلاً من التبريد تدريجياً مع مرور الوقت. وقال كيركلاند إن الأمر استغرق ملايين السنين من أجل التغلب على الكوكب خلال مرحلة كرة الثلج على الأرض ، في حين أن الاحترار الحديث يتسارع على مدى عقود فقط ، “أسرع بكثير من نوبات المناخ الطبيعي الماضي” ، قال كيركلاند.

وأضاف أن التقدم العالمي لتغير المناخ لا يزال يتم تعيينه من خلال دراسة التفاعل بين تراكم ثاني أكسيد الكربون وحلقات التعليقات ونقاط التحول.

وقال: “يمكننا أن نرى كيف ترتبط أجزاء مختلفة من الكوكب عبر الروابط الكيميائية”. “قم بتغيير جزء واحد من النظام ، وتتغير أجزاء أخرى أيضًا.”

ميندي ويسبرغر كاتبة علمية ومنتج إعلامي ظهر عمله في مجال العلوم الحية ، العلمية الأمريكية وكيف يعمل.

لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية CNN قم بإنشاء حساب في CNN.com