قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
يشير تحليل جديد لحبيبات الكريستال القديمة الموجودة في الصخور من المناطق النائية الأسترالية إلى أن الأرض كانت بها أراضٍ جافة ومياه عذبة قبل حوالي 4 مليارات سنة، وهو الوقت الذي اعتقد فيه العلماء أن الكوكب كان مغطى بالكامل بالمحيطات.
كشفت الأدلة الكيميائية الموجودة في البلورات أن الصخور الساخنة المنصهرة التي نشأت فيها تلامست مع المياه العذبة أثناء تكوين البلورات، وفقًا لدراسة نشرت يوم الاثنين في مجلة Nature Geoscience.
وقال حامد جمال الدين، مؤلف الدراسة الرئيسي، وهو زميل باحث مساعد في كلية الأرض والطبيعة بجامعة كيرتن: “من خلال فحص العمر ونظائر الأكسجين في بلورات صغيرة من معدن الزركون، وجدنا بصمات نظائرية خفيفة بشكل غير عادي يعود تاريخها إلى أربعة مليارات سنة مضت”. علوم الكواكب في أستراليا وأستاذ مساعد في جامعة خليفة في الإمارات العربية المتحدة، في بيان صحفي. “عادةً ما تكون نظائر الأكسجين الخفيف هذه نتيجة للمياه العذبة الساخنة التي تغير الصخور على بعد عدة كيلومترات تحت سطح الأرض.”
وقال جمال الدين إن الدليل على وجود المياه العذبة لا يمكن تفسيره إلا بوجود الأراضي الجافة، حيث تتجمع المياه وتتسرب إلى القشرة القارية.
“لدينا شيئين مهمين هنا. وأضاف: “لقد اكتشفنا أقدم دليل على وجود المياه العذبة وأدلة تمثيلية على الأراضي الجافة فوق البحر”.
ويشير البحث إلى أن دورة المياه على الأرض – عندما يتحرك الماء بين الأرض والمحيطات والغلاف الجوي من خلال التبخر وهطول الأمطار – كانت تعمل في ذلك الوقت.
وقال الباحثون إن هذا الاكتشاف يعني أن وصفة أصول الحياة كانت موجودة بعد أقل من 600 مليون سنة من تكوين الأرض، أي قبل وقت طويل من ظهور الديناصورات أو حتى أقدم حياة ميكروبية معروفة. وقال جمال الدين إن أقدم دليل متفق عليه على نطاق واسع على الحياة – والمياه العذبة – يأتي من الستروماتوليت، وهي ميكروبات متحجرة شكلت أكوامًا في الينابيع الساخنة قبل 3.5 مليار سنة.
وقال هوغو أولييروك، المؤلف المشارك في الدراسة: “لا يلقي هذا الاكتشاف الضوء على التاريخ المبكر للأرض فحسب، بل يشير أيضًا إلى أن الكتل الأرضية والمياه العذبة مهدت الطريق لازدهار الحياة خلال فترة زمنية قصيرة نسبيًا – أقل من 600 مليون سنة بعد تشكل الكوكب”. زميل أبحاث كبير في كلية كيرتن لعلوم الأرض والكواكب، في بيان.
وأضاف: “تمثل النتائج خطوة مهمة إلى الأمام في فهمنا لتاريخ الأرض المبكر وتفتح الأبواب لمزيد من الاستكشاف في أصول الحياة”.
بوابة إلى الأرض المبكرة
يعد عصر الهاديان، منذ 4.5 مليار إلى 4 مليار سنة، أول فصل في تاريخ الأرض وعصر جيولوجي مظلم غير مفهوم كثيرًا لأن الجيولوجيين ببساطة ليس لديهم صخور قديمة للدراسة: أقدم الصخور المعروفة يبلغ عمرها 4 مليارات سنة. .
فكيف إذن تعمل بلورات الزركون كبوابة إلى التاريخ المبكر للكوكب؟ تتميز الحبيبات المعدنية الصغيرة بالصلابة بشكل خاص ويمكن تثبيتها في الصخور الأصغر سنًا. تم العثور على الزركون في الدراسة في الحجر الرملي البرتقالي الذي يبلغ عمره 3.1 مليار عام من تكوين جاك هيلز، وهو نتوء من الصخور المتعرضة للعوامل الجوية في غرب أستراليا.
ما يجعل الزركون مفيدًا بشكل خاص للجيولوجيين هو أنه يدمج القليل من اليورانيوم في بنيته ويمكن للعلماء تحديد عمره عن طريق قياس التحلل الإشعاعي لأيونات اليورانيوم. أقدم مادة من أصل أرضي كانت عبارة عن زركون تم العثور عليه في تكوين جاك هيلز ويعود تاريخه إلى 4.4 مليار سنة مضت.
“(الزركون) معدن فريد من نوعه. وقال جمال الدين: “إنه شديد المقاومة ولا يتغير (مع مرور الوقت).” “إنه الشاهد الوحيد على فترة الهاديان.”
للوصول إلى النتائج التي توصلوا إليها، استخرج الباحثون وركبوا وصقلوا 2500 حبة زركون – يبلغ عرضها حوالي خصلتين أو ثلاث خصلات من شعر الإنسان – قبل تأريخ 1400 منها وقياس نظائر أو إصدارات مختلفة من الأكسجين داخل الزركون.
وقال جمال الدين إن المياه المالحة تحتوي على نظائر أكسجين أثقل مقاومة للتبخر، بينما تحتوي مياه الأمطار على نظائر أخف. أظهرت اثنتان من بلورات الزركون دليلاً نظائريًا على وجود مياه نيزكية أو عذبة؛ وقال إن عمر أحدهما 4 مليارات سنة، بينما يبلغ عمر الآخر 3.4 مليار سنة.
أجرى الفريق 10000 عملية محاكاة لتكوين الزركون باستخدام نموذج حاسوبي – كيفية امتزاج الصخور المنصهرة الساخنة بمياه البحر، أو مياه الأمطار، أو مزيج من الاثنين معًا – ووجدوا أنه فقط مع بعض المياه العذبة، يمكنهم تفسير التوقيع النظائري الخفيف للزركون الخاص بهم.
شروط أصل الحياة
وقال جمال الدين إنه من المستحيل معرفة من خلال عملهم ما إذا كانت هناك مساحات كبيرة من اليابسة، ولكن كان من الممكن أن تكون هناك بعض الأراضي الجافة فوق مستوى سطح البحر. علاوة على ذلك، فإن الأرض والمياه العذبة، التي من المحتمل أنها تساقطت على شكل أمطار، كانت ستوفر المكونات الأساسية لأصل الحياة.
لدى العلماء نظريات مختلفة حول أصل الحياة على الأرض. يعتقد البعض أنها تشكلت حول فتحات المحيط العميقة، لكن البعض الآخر يشتبه في أنها نشأت في المسطحات المائية الضحلة على الأرض. وقال جمال الدين إن النتائج الجديدة توفر الدعم للفرضية الأخيرة، ويريد الباحثون استعادة المزيد من الزركون للتحليل الجيوكيميائي لمزيد من التحقيق.
ويتفق جون فالي، أستاذ علوم الأرض في جامعة ويسكونسن ماديسون، على أن ظروف الحياة ربما كانت موجودة على الأرض منذ فترة طويلة. لم يشارك فالي في البحث الجديد ولكنه كان من بين أوائل العلماء الذين استخدموا الزركون لإظهار أن الأرض كانت بها محيطات قديمة ودرجات حرارة أكثر برودة منذ أكثر من 4 مليارات سنة، مما يتحدى الرأي القائل بأن الأرض الهاديانية كانت عبارة عن جرم سماوي جهنمي به بحار نارية من الصهارة. .
ومع ذلك، قال إن السائل الذي تلامست معه مادة الزركون يمكن أن يكون مياه الأمطار أو مياه البحر، وأن النموذج الحاسوبي الذي استخدمه مؤلفو الدراسة يفترض أن التركيب النظائري لمحيط الهاديان كان مطابقًا لتركيب محيطات اليوم.
وقال فالي: “الجديد الرئيسي في الورقة الجديدة هو استنتاج أن مياه الأمطار تعني أن الصخور كانت (على الأرض) … وليست مغمورة”. “لطالما اعتبر هذا أحد الاحتمالات، ولكن لا يوجد دليل جديد يسمح للمرء بمعرفة ذلك”.
وقالت عالمة الكيمياء الجيولوجية بيث آن بيل، وهي باحثة مساعدة في قسم علوم الأرض والكواكب والفضاء بجامعة كاليفورنيا، إن قيم النظائر الخفيفة للغاية “قدمت حجة قوية” للتفاعلات بين الصخور والمياه العذبة خلال فترة الهاديان، مما يعني وجود مساحة معينة من الأراضي الجافة. فى ذلك التوقيت. ولم تشارك في الدراسة.
وقال بيل في رسالة بالبريد الإلكتروني: “الزركون قوي جسديًا ولن يتأثر بالعوامل الجوية على سطح الأرض”. “(إنها) تعيش بشكل روتيني مليارات السنين في القشرة الأرضية وعلى السطح بمعلوماتها الجيوكيميائية (سليمة).”
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على CNN.com