صخور عمرها 3.1 مليار سنة تعيد كتابة تاريخ التكتونيات المبكرة للأرض

ربما كانت الأرض تقوم بإعادة تدوير المياه السطحية من خلال باطنها العميق منذ أكثر من ثلاثة مليارات سنة.

في منطقة بيلبارا في غرب أستراليا، تحتفظ الصخور البركانية التي يزيد عمرها عن ثلاثة مليارات سنة بآثار رحلة كانت تعتبر غير محتملة في السابق. تشير كيمياءهم إلى أن الماء من سطح الأرض قد انتقل بالفعل إلى عمق الكوكب، حيث ساعد في توليد الصهارة والتأثير على النشاط البركاني.

تأتي الصخور من بيلبارا كراتون، وهو جزء قديم ومحفوظ جيدًا بشكل غير عادي من قشرة الأرض. مجموعة بحثية دولية بقيادة جامعة أديلايد قام عالم الكيمياء الجيولوجية الدكتور إريك فاندنبرج بتحليل توقيعاتهم الكيميائية لإعادة بناء الظروف قبل 3.1 مليار سنة.

تشير الأدلة إلى دخول الماء إلى الوشاح، وهي الطبقة الساخنة الموجودة أسفل القشرة، قبل المساهمة في الصهارة التي ارتفعت لاحقًا نحو السطح. وربما كانت البراكين الناتجة تشبه تلك الموجودة الآن حول “حزام النار” في المحيط الهادئ، حيث يرتبط النشاط البركاني ارتباطًا وثيقًا بالمواد التي تنحدر إلى الأرض.

ذكرت في اتصالات الطبيعةوتشير النتائج إلى أن الكوكب الشاب كان بالفعل ينقل المياه بين سطحه وباطنه من خلال عملية تؤدي بعض الوظائف نفسها التي تؤديها تكتونية الصفائح الحديثة. ومع ذلك، ربما بدت الآلية مختلفة تمامًا لأن الأرض المبكرة كانت أكثر سخونة بكثير.

وصلت المياه إلى الوشاح مبكرًا بشكل مدهش

وقال الدكتور فاندنبورغ، من كلية الفيزياء والكيمياء وعلوم الأرض، إن صخور بيلبارا القديمة توفر أحد السجلات القليلة الباقية لهذا الفصل المبكر من تطور الأرض.

وقال: “تشكلت هذه الصخور قبل أكثر من ثلاثة مليارات سنة، عندما كانت الأرض مكانا مختلفا تماما”.

اليوم، ترتبط المحيطات وأعماق الأرض من خلال الصفائح التكتونية. في مناطق الاندساس، تغوص إحدى الصفائح تحت الأخرى وتحمل المعادن الحاملة للماء من السطح إلى الوشاح. تعمل المياه المنطلقة على خفض درجة الحرارة اللازمة لذوبان الصخور المحيطة، مما يساعد على إنتاج الصهارة التي يمكن أن تغذي البراكين وتساهم في نمو القارات.

هذا التفسير صالح حتى يومنا هذا، لكن تطبيقه على الأرض المبكرة يخلق مشكلة. ربما تكون الحرارة الداخلية الأكبر للكوكب قد منعت قشرته من التصرف مثل الصفائح الصلبة المتحركة التي نراها الآن. وبدون مناطق الاندساس المألوفة، ناضل الجيولوجيون لتفسير ما إذا كانت المياه السطحية يمكن أن تصل إلى الوشاح على الإطلاق.

“كانت الأرض المبكرة شديدة الحرارة بحيث لم تتمكن الصفائح من التصرف بهذه الطريقة، لذلك حتى الآن لم يكن من الواضح ما إذا كان من الممكن أن تقوم المياه السطحية بهذه الرحلة منذ أكثر من ثلاثة مليارات سنة، وإذا كان الأمر كذلك، فكيف.

“ما أدهشنا هو العثور على دليل على أن كميات كبيرة من المياه قد شقت طريقها بالفعل إلى أعماق باطن الأرض وأثرت على تكوين الصخور البركانية.”

وبالتالي فإن السجل الكيميائي يغير السؤال المركزي. بدلًا من التساؤل عما إذا كانت المياه قد وصلت إلى أعماق الأرض، يمكن للباحثين البدء في التحقق من العملية التي حملتها إلى هناك قبل إنشاء الصفائح التكتونية الحديثة.

قد تفسر القشرة الغارقة كيف

يقترح الدكتور فاندنبيرج وزملاؤه أن الأرض المبكرة ربما تكون قد نقلت الماء إلى الأسفل من خلال “التقطير”.

في هذه العملية، امتصت أجزاء من القشرة الخارجية الأكثر برودة للكوكب الماء أو احتوت عليه وأصبحت تدريجيًا كثيفة بما يكفي لتفقد الاستقرار. وبدلاً من التحرك نحو الأسفل على طول حافة الصفيحة التكتونية الصلبة، تراجعت هذه الأجزاء الثقيلة وانهارت في نهاية المطاف لتشكل الوشاح الأكثر سخونة تحتها.

تشبه الفكرة مادة كثيفة تتساقط من قاعدة القشرة. كان من الممكن أن يؤدي كل انهيار إلى الأسفل إلى نقل الصخور الغنية بالمياه من السطح إلى باطن الأرض دون الحاجة إلى نظام متطور بالكامل من الصفائح التكتونية الحديثة.

ومع دخول المادة الغارقة إلى ظروف أكثر سخونة، أطلقت مياهها في الوشاح المحيط بها. عززت هذه المياه الذوبان وولدت الصهارة، التي يمكن أن ترتفع وتنفجر من خلال البراكين، وتبرد في نهاية المطاف في الصخور المحفوظة في بيلبارا اليوم.

وتوصل الباحثون إلى هذا التفسير من خلال قراءة البصمات الكيميائية التي تركت داخل الصخور البركانية. يمكن لأنماط كيميائية معينة أن تكشف عن كيفية تشكل الصهارة وما إذا كانت المياه موجودة أثناء العملية، مما يسمح للجيولوجيين بإعادة بناء الأحداث التي لا يمكن ملاحظتها بشكل مباشر.

وقال الدكتور فاندنبرج: “لم تكن الأرض تعمل تمامًا كما تفعل الآن، ولكن يبدو أن بعض العمليات الأساسية كانت موجودة بالفعل”.

لقد ربطت عملية إعادة التدوير المبكرة طبقات الأرض

تعالج النتائج حالة عدم اليقين الكبيرة بشأن متى بدأت الأرض في تبادل المواد بين سطحها وداخلها العميق. يعد هذا الارتباط أساسيًا لتطور الكوكب على المدى الطويل لأنه ينقل الماء والمكونات الكيميائية الأخرى عبر القشرة والوشاح والغلاف الجوي.

تؤثر إعادة تدوير المياه العميقة على تكوين الصهارة ومواقع الانفجارات البركانية. وعلى مدى فترات أطول، يساهم أيضًا في النمو القاري ويساعد على إعادة توزيع المواد المهمة للبيئات التي تطورت فيها الحياة.

تشير الأدلة الواردة من بيلبارا إلى أن هذا التبادل بدأ في وقت أبكر مما تم الاعتراف به سابقًا. وحتى بدون عمل الصفائح التكتونية بشكلها الحديث، ربما كانت الأرض الفتية تمتلك بالفعل آلية قادرة على حمل المواد السطحية إلى الأسفل وإعادة المواد المتحولة من خلال النشاط البركاني.

الصخور القديمة القادرة على الحفاظ على مثل هذه الأدلة غير شائعة لأن معظم القشرة الأرضية الأولى قد تم تغييرها أو دفنها أو تدميرها من خلال النشاط الجيولوجي اللاحق. وتحظى منطقة بيلبارا بأهمية خاصة لأن صخورها نجت بسجلات واضحة بشكل غير عادي للعمليات التي حدثت منذ مليارات السنين.

ومن خلال فك تشفير تلك السجلات، أعاد الباحثون بناء كوكب لم يكن مقسمًا إلى أنظمة سطحية وداخلية معزولة. وبدلاً من ذلك، كانت المياه تدور بالفعل بينهما، لتشكل الصهارة والبراكين والقارات النامية بينما كانت الأرض لا تزال في مهدها.

المرجع: “المحتوى المائي الحديث الشبيه بالقوس في مصدر الصخور البركانية التي يبلغ عمرها 3.1 مليار عام” بقلم إريك د. فاندنبرج، أوليفر نيبل، ر. هيو سميثيز، بيتر أ. كاوود، لورا أ. ميلر، مارك ألبان ميليت، وفابيو أ. كابيتانيو، 7 يوليو 2026، اتصالات الطبيعة.
دوى: 10.1038/s41467-026-74653-1

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.