يتناقض البحث الجديد مع النظريات الراسخة حول تطور قشرة الأرض

كشفت دراسة أجرتها ولاية بنسلفانيا أنه على مدى مليارات السنين، استمرت قشرة الأرض في عملية إعادة صياغة بطيئة، على عكس التباطؤ السريع في نموها قبل 3 مليارات سنة. وقال الباحثون إن الاكتشاف الجديد يتناقض مع النظريات الحالية التي تشير إلى التكوين السريع للصفائح التكتونية في وقت سابق من تاريخ الأرض.

وقد نشرت الدراسة مؤخرا في المجلة رسائل المراجعة الجيوكيميائية.

وفقًا للمؤلف الرئيسي جيسي رايمنج، الأستاذ المساعد في علوم الأرض، فإن هذا العمل يمكن أن يساعد في الإجابة على سؤال أساسي حول كوكبنا ويحمل أدلة حول تكوين الكواكب الأخرى.

وقال رايمنج: “تشير النظرية السائدة إلى نقطة انعطاف قبل حوالي 3 مليارات سنة، مما يشير إلى وجود كوكب راكد مع عدم وجود نشاط تكتوني قبل التحول المفاجئ إلى الصفائح التكتونية”. “لقد أظهرنا أن الأمر ليس كذلك.”

لرسم تكوين قشرة الأرض – أو منحنى نمو القشرة الأرضية – تحول الباحثون إلى أكثر من 600000 عينة تشكل قاعدة بيانات سجلات صخور الأرض. قام باحثون من جميع أنحاء العالم – بما في ذلك ولاية بنسلفانيا – بتحليل كل عينة صخرية في السجل لتحديد المحتويات الجيوكيميائية والعمر. وقالوا إن الباحثين اختاروا السجلات الصخرية على العينات المعدنية، وهو ما أبلغ نظرية التكوين المفاجئ، لأن السجل الصخري أكثر حساسية وأقل انحيازًا في تلك المقاييس الزمنية.

يشير البحث، الذي قاده جيسي رايمينغ، أستاذ مساعد علوم الأرض في ولاية بنسلفانيا، إلى أن قشرة الأرض واصلت إعادة تشكيلها البطيئة لمليارات السنين بدلاً من تباطؤ نموها السريع منذ حوالي 3 مليارات سنة. وقال رايمنج إن هذا العمل يتناقض مع النظريات الحالية التي تشير إلى التكوين السريع للصفائح التكتونية في وقت سابق من تاريخ الأرض. الائتمان: مجاملة جيسي ريمينج

ومع العلم أن موثوقية السجل المعدني تتناقص بمرور الوقت، استخدم الباحثون السجلات الصخرية لإعادة بناء منحنى نمو القشرة الأرضية. وللقيام بذلك، قاموا بتطوير طريقة فريدة لتحديد كيفية إعادة صياغة الصخور النارية التي يعود تاريخها إلى ملايين السنين وإصلاحها بمرور الوقت: حيث أظهروا بشكل تجريبي كيف يمكن أن تتغير نفس الصخرة بطرق مختلفة مع مرور الوقت. يمكن إصلاح الصخور بعدة طرق، مثل تحويل الصخور إلى رواسب أو إعادة صهرها في الوشاح، لذلك يستخدم الباحثون هذه البيانات التجريبية لتحليل السجل الصخري والإبلاغ عن أدوات رياضية جديدة قادرة على اكتشاف الاختلافات في تغييرات النماذج.

وقال رايمنج: “لقد حسبنا مقدار إعادة العمل التي تمت من خلال النظر في تكوين الصخور النارية بطريقة جديدة تكتشف نسب الرواسب”.

لقد استخدموا هذه الحسابات لتحديد كمية إعادة العمل الموثقة في السجل الصخري. وبعد ذلك، وباستخدام الفهم الجديد لكيفية إعادة تشكيل الصخور، قام الباحثون بحساب منحنى نمو القشرة الأرضية. وقارنوا المنحنى المحسوب حديثًا بمعدلات النمو المستمدة من السجلات المعدنية التي أجراها خبراء آخرون.

ويشير عمل رايمنج وفريقه إلى وجود صلة بين الاثنين، أي مسار قشرة الأرض، وهي الطبقة التي تقع عليها القشرة. وقال رايمنج إن هذه ليست المرة الأولى التي يقترح فيها الجيولوجيون نموًا تدريجيًا للقشرة الأرضية. ومع ذلك، فهذه هي المرة الأولى التي يتم فيها استخدام سجل صخري لدعم ذلك.

وقال رايمنج: “يتطابق منحنى نمو القشرة الأرضية لدينا مع سجل نمو الوشاح، لذا يبدو أن هاتين الإشارتين تتداخلان بطريقة لا تتداخلان عندما نستخدم السجل المعدني لإنشاء منحنى نمو القشرة الأرضية”.

وحذر ريمينك من أن الأبحاث تعمل على تحسين ما يفهمه الباحثون، ولكنها ليست نهاية المطاف في البحوث التنموية السطحية. هناك عدد قليل جدًا من نقاط البيانات لمعالجة الزمان والمكان الشاسعين لقشرة الأرض. ومع ذلك، فإن المزيد من التحليل لنقاط البيانات الموجودة يمكن أن يساعد في إثراء التحقيقات المتعلقة بالكواكب الأخرى، كما قال رايمنج. كوكب الزهرةعلى سبيل المثال، الصفائح التكتونية غير موجودة وربما تكون مثالًا حديثًا لنشوء الأرض في وقت مبكر.

“متى افترقت الأرض والزهرة؟” “سألت ريمينج. “لماذا تختلف؟ يلعب معدل نمو القشرة الأرضية دورًا كبيرًا في ذلك. فهو يخبرنا كيف وماذا ولماذا تشكلت الكواكب على مسارات مختلفة.

ملحوظة: جي آر. رايمنج، جي إتش إف إل ديفيز، جيه إف. موين ودي جي بيرسون، 3 أغسطس 2023، رسائل المراجعة الجيوكيميائية.
دوى: 10.7185/جيوكيمليت.2324

جوشوا ديفيز، جامعة كيبيك في مونتريال؛ وجان فرانسوا موين من جامعة ليون، فرنسا؛ و د. ساهم في هذا البحث جراهام بيرسون، جامعة ألبرتا، كندا.

تم دعم هذا البحث جزئيًا من قبل مجلس أبحاث العلوم الطبيعية والهندسة في كندا.