اختفت طبقات ضخمة من الصخور على الأرض المبكرة. وقد وجدها العلماء المتسللين أخيرًا.

تفتقد الأرض بعضًا من قشرتها ، والآن أصبح لدى العلماء دورًا جديدًا في ما يجب إلقاء اللوم عليه: الكثير من الأنهار الجليدية.

منذ ما يقرب من 720 مليون سنة ، كانت الأرض مغطاة بالجليد العالمي ، وهي حقبة تعرف باسم Snowball Earth. أفاد باحثون في 31 كانون الأول / ديسمبر أن طحن هذه الصفائح الجليدية في جميع أنحاء العالم ربما يكون قد جرف ما بين 1.8 و 3 أميال (3 و 5 كيلومترات) من القشرة إلى المحيطات. إلى صخرة جديدة.

إذا كان العلماء على حق ، فإن Snowball Earth تشرح ميزة غريبة جدًا للجيولوجيا تسمى عدم التوافق الكبير. يشير هذا التباين في جميع أنحاء العالم إلى طبقة تم فيها ترسيب الصخور الرسوبية مباشرة فوق أقدم صخور قاعدية من القشرة. من الغريب أن هناك مئات الملايين من السنين من الطبقات الرسوبية مفقودة بين هذا الطابق السفلي البركاني أو المتحول وأقدم الصخور الرسوبية المحفوظة. في جراند كانيون ، على سبيل المثال ، هناك ببساطة 1.2 مليار سنة من الصخور المذهلة مفقودة.

سر المعادن

لم يكن سي. برينهين كيلر ، عالم الجيولوجيا في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، يحاول تفسير عدم التوافق الكبير عندما أطلق بحثه عن الزركون ، المعادن شديدة الصلابة والصلابة لدرجة أنها تعيش لفترة أطول من أي أجزاء أخرى من القشرة على الارض. يبلغ عمر أقدم الزركون 4.4 مليار سنة ، وهو أصغر بـ 165 مليون سنة فقط من الكوكب نفسه.

لأن الزركون يمكن أن يعيش أي شيء تقريبًا ، فإنهم يحتفظون بسجلات لقشرة الأرض حتى عندما يتم إذابتها وإعادة خلطها وإعادة تدويرها في الوشاح لتشكيل صخرة جديدة. جمع كيلر وفريقه بيانات حول حوالي 34000 زركون ، مع التركيز على قيم نظائر معينة ، أو متغيرات جزيئية ، تسمى hafnium-176 و hafnium-177.

Hafnium-176 هو نظير للعنصر المعدني الفلفي hafnium الذي يتكون أثناء التحلل الإشعاعي للوتيتيوم ، وهو عنصر فضي آخر. قال كيلر لـ Live Science إن اللوتيتيوم يميل إلى البقاء داخل الوشاح ، بدلاً من أن يندمج في الصهارة ويطلق النار في القشرة عن طريق الانفجارات البركانية. ونتيجة لذلك ، فإن الوشاح غني بشكل خاص باللوتيتيوم ، وبالتالي فهو غني أيضًا بالهفنيوم 176 الذي يتشكل على شكل اضمحلال اللوتيتيوم. بالمقارنة ، تكون القشرة أكثر ثراء في نظير آخر من الهافنيوم ، الهافنيوم 177. لهذا السبب ، يمكن لنسبة hafnium-176 إلى hafnium-177 في الزركون أن تخبر الباحثين عما إذا كان الزركون يتكون من الصهارة التي نشأت في الوشاح - أو من الصهارة التي تم إعادة تدويرها من ذوبان القشرة القديمة.

قشرة معاد تدويرها

وكثيرًا ما فاجأ كيلر وزملائه ، كشفت النسب الموجودة في الزركون أن كمية كبيرة من القشرة القديمة تم إعادة تدويرها وإعادة صهرها لصنع زركون جديد ، وكل ذلك في وقت واحد. وقال كيلر "لقد كانت دراماتيكية حقا".

وقال "إذا كنت تريد القيام بذلك على نطاق عالمي ، فأنت بحاجة إلى الحصول على الكثير من القشرة الساخنة وصهرها في الصهارة الجديدة".

وقال كيلر للقيام بذلك بسرعة ، سيتعين على الكثير من القشرة الذوبان بسرعة في القشرة السفلية ، أو يجب دفعها لأسفل في الوشاح في قاع البحر في عملية تسمى الاندساس. لحسن الحظ ، السفر عبر الماء يترك مجموعة محددة من بصمات الجزيئات على جزيئات الأكسجين داخل الزركون ، لذلك يمكن لـ Keller وفريقه التحقق لمعرفة ما إذا كانت الزركون (والصخور التي استضافتها ذات مرة) قد قامت برحلة مائية. اتضح أن لديهم.

ظهرت قصة: كميات هائلة من القشرة ، تحولت فجأة إلى مناطق اندساس المحيط لتطحن مرة أخرى إلى الوشاح. وقال كيلر إنه إذا انتقلت كل هذه القشرة إلى المحيط ، فربما كان على أحد أن يلاحظ التآكل.

وقال "وبالفعل لدينا - في حالة عدم المطابقة العظمى".

محو نظيفة

يعترف كيلر بأن هذا ادعاء غير عادي وسيتطلب أدلة غير عادية. اتخذ هو وزملاؤه خطوة نحو تقديم بعض هذه الأدلة من خلال النظر في خط آخر من البحث ، حول فوهات الحفر. ووجدوا قبل حوالي 700 مليون سنة ، أن فوهات ارتطام الأرض قد تم تنظيفها تقريبًا. يوجد فوهات ضخمة فقط ، حوض سودبوري في كندا وحفرة فريدفورت في جنوب أفريقيا ، تسبق كرة كرة الثلج - وكانت هذه الحفر هائلة بشكل مذهل ، حيث بلغ قياسها في الأصل 93 ميلاً (150 كم) و 185 ميلاً (300 كم) على التوالي. لقد تم تآكلها إلى جزء صغير من حجمها الأصلي.

يعتقد كيلر وفريقه أن الأنهار الجليدية في Snowball Earth قد نظفت جميع الحفر الأخرى ، مما أدى إلى كشط الجزء العلوي من Sudbury و Vredefort أيضًا. وبحسب حساباتهم ، فإن ما يتراوح بين 1.8 و 3 أميال رأسية (3 و 5 كم) من القشرة قد تم إزالتها بواسطة ألواح الجليد Snowball Earth على مدى 64 مليون سنة. قال كيلر إن الخسارة كانت أكبر في بعض المواقع ، وفي مناطق أخرى ، لم تفقد أي قشرة على الإطلاق.

وقال كيلر إن الجليد كان يجب أن يحلق فقط متوسط ​​0.002 بوصة (0.0625 ملم) من الأوساخ والصخور من القشرة كل عام لتحقيق هذا الإنجاز. وقال إن هذا نسيم حتى بالنسبة للأنهار الجليدية الحديثة. واليوم ، تتراوح معدلات التآكل للصفائح الجليدية القارية من 0.004 إلى 0.19 بوصة (0.1 إلى 4.8 مم) ، حيث تتحرك الأنهار الجليدية الجبلية شديدة الانحدار ما يقرب من 4 بوصات (100 ملم) من الصخور والأوساخ سنويًا.

وقال كيلر إن العلماء اعتبروا الأنهار الجليدية كسبب محتمل لعدم التوافق الكبير من قبل ، لكن الفكرة تم التخلي عنها إلى حد كبير. فشلت ورقة عام 1973 حول فكرة الجيولوجي في جامعة نورث كارولينا ويليام وايت في الحصول على اقتباس واحد من قبل باحثين آخرين. تشمل النظريات الأخرى المستحيل (المد والجزر العملاق الذي قضى على الأرض النظيفة ، لكن كان سيتطلب من القمر تكوين مليارات السنين بعد ذلك مما فعل في الواقع) والأكثر منطقية (الصعود والتجوية اللاحقة لقارة عظمى ضخمة).

وقال كيلر إنه من المحتمل أن تكون كل من الارتفاعات والأنهار الجليدية قد لعبت دورًا في إزالة كيلومترات من القشرة. في عام 2013 ، وجد الباحثون أن صخور عصر كرة الثلج الأرض قد التقطت وثبتت ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي ، ربما لأن الأحوال الجوية الشديدة جعلت الصخور مسامية بشكل خاص. كان من الممكن أن يؤدي هذا الالتقاط لثاني أكسيد الكربون إلى حدوث تبريد عالمي ، حيث أن الجانب الآخر من الاحترار العالمي يحدث في العصر الحديث بسبب حرق الوقود الأحفوري. يمكن أن يؤدي التبريد إلى مناخ جليدي عالمي ، ويمكن أن تؤدي الأنهار الجليدية الناتجة إلى تسريع التآكل أكثر.

يعمل كيلر وفريقه للحصول على تمويل لاختبار صخور الطابق السفلي العميق تحت عدم التوافق الكبير لمعرفة متى تم رفعها إلى السطح. وقال إن الكشف عن توقيت الارتفاع والجليد ، يمكن أن يساعد في توضيح ما الذي تسبب في كرة الثلج - وما هو المسؤول النهائي عن قشرة الأرض المتلاشية.

ملاحظة المحرر: تم تحديث هذه المقالة للإشارة إلى أن القمر كان سيحتاج إلى تشكيل "لاحقًا" وليس "سابقًا" كما ذكرنا ، من أجل دعم نظرية المد العملاقة لشرح الطبقات المفقودة.