لعبت الصفائح التكتونية دورًا حيويًا في التطور الجيولوجي لكوكبنا. بالإضافة إلى ذلك ، يعتقد العديد من العلماء أن النشاط الجيولوجي للأرض ربما يكون قد لعب دورًا مهمًا في تطور الحياة - بل ويمكن أن يكون ضروريًا لسكن كوكب ما. لهذا السبب ، سعى العلماء منذ فترة طويلة لتحديد كيف ومتى تغير سطح الأرض من صخور لزجة منصهرة إلى قشرة صلبة تتجدد باستمرار.
على الرغم من الجهود الجبارة التي يبذلها علماء الأرض ، يظل هذا أحد أكبر الأسئلة التي لم تتم الإجابة عنها بشأن كوكبنا. وفقا ل دراسة جديدة من قبل فريق من الجيولوجيين من أستراليا والولايات المتحدة ، من الممكن أن يكون هذا الانتقال قد تم بسبب تأثير أجسام خارج كوكب الأرض على سطح الأرض. يمكن أن يكون لهذه النتائج آثار كبيرة على دراسة الكواكب خارج المجموعة الشمسية والبحث عن الحياة خارج الأرض.
كريات في حزام باربيرتون من الحجر الأخضر في كابفال كراتون ، جنوب إفريقيا. الائتمان: Lowe et al. ، 2014.
من أجل دراستهم ، نظر الفريق الدولي في النظر إلى ما وراء الأرض بحثًا عن تفسيرات محتملة لكيفية بدء النشاط التكتوني. مثل Craig O’Neill - مدير مركز أبحاث الكواكب بجامعة ماكواري في سيدني ، أستراليا والمؤلف الرئيسي على الورق ، قالت :
'نميل إلى التفكير في الأرض كنظام معزول ، حيث العمليات الداخلية فقط هي المهمة. على الرغم من ذلك ، نشهد بشكل متزايد تأثير ديناميكيات النظام الشمسي على سلوك الأرض '.
وفقًا للنظرية الأكثر قبولًا على نطاق واسع تشكيل الكوكب ، تشكلت الأرض منذ ما يقرب من 4.6 مليار سنة من مواد تراكمت من السديم الشمسي. بناءً على دراسات النمذجة والمقارنات مع التأثيرات القمرية ، افترض علماء الفلك والجيولوجيون أن الأرض شهدت عددًا من التأثيرات الهائلة لمئات الملايين من السنين بعد ذلك.
يُعتقد أن أبرزها قد حدث بعد حوالي 100 مليون سنة وتسبب في تكوين نظام الأرض والقمر (المعروف أيضًا باسم. فرضية التأثير العملاق ). على الرغم من أن هذه التأثيرات قد تضاءلت بمرور الوقت ، إلا أنها تركت وراءها أدلة على شكل أسرة كروية - جزيئات مستديرة تكونت من تبخر الصخور وتكثيفها.
منذ ما يقرب من 3.2 مليار سنة ، خلال العصر الأركي ، بدأ كوكب الأرض في تجربة النشاط التكتوني. الائتمان: ocean.si.edu
من أجل دراستهم ، نظر الفريق في الطبقات المميزة لأسرة كروية التي تم اكتشافها في Pilbara craton في أستراليا و Kaapvaal craton في جنوب إفريقيا. هذه الأسِرَّة هي نتيجة لفترات قصف مكثف من أجسام خارج كوكب الأرض حدثت منذ ما يقرب من 3.2 مليار سنة - خلال العصر الأركي (حوالي 4 إلى 2.5 مليار سنة).
ومن المثير للاهتمام أن هذا هو نفس الوقت الذي ظهر فيه أول دليل تكتوني للصفائح في السجل الجيولوجي. قرر أونيل وزملاؤه التحقيق في هذه المصادفة لمعرفة ما إذا كان هناك اتصال محتمل. مثل أونيل شرح :
'تشير دراسات النمذجة للأرض الأقدم إلى وجود تأثيرات كبيرة جدًا - قطرها أكثر من 300 كيلومتر - يمكن أن يولد شذوذًا حراريًا كبيرًا في الوشاح '.
يبدو أن مثل هذه التأثيرات ، وفقًا لأونيل وفريقه ، قد غيرت طفو الوشاح إلى درجة أن الارتفاعات الصاعدة قد تحدث والتي يمكن أن تؤدي مباشرة إلى حركة الصفائح التكتونية. ومع ذلك ، فإن الأدلة المتفرقة التي تعود إلى العصر الأركي تشير إلى حدوث تأثيرات أصغر في الغالب يبلغ قطرها أقل من 100 كيلومتر (62 ميل) خلال هذه الفترة.
الارتفاعات في تشكيل التسريحة القديمة في بيلبارا كراتون في غرب أستراليا. الائتمان: كاثلين كامبل
لتحديد ما إذا كانت التأثيرات بهذا الحجم كبيرة ومتكررة بما يكفي لبدء نشاط تكتوني عالمي ، اتخذ أونيل وفريقه نهجًا ذا شقين. من ناحية ، استخدموا التقنيات الحالية لتوسيع سجل تأثير العصور الوسطى (حوالي 3.3 إلى 2.9 مليار سنة مضت). بعد ذلك ، طوروا عمليات محاكاة عددية لنمذجة التأثيرات الحرارية التي قد تحدثها هذه التأثيرات على الغلاف الصخري للأرض.
ما وجدوه هو أنه خلال العصر العتيق الأوسط ، كان من الممكن أن تكون الصدمات التي يبلغ عرضها 100 كيلومتر قادرة على إضعاف قشرة الأرض. ليس من المستغرب ، منذ تأثير Chixculub التي تسببت في انقراض العصر الطباشيري - الباليوجيني (وقتلت الديناصورات) ، بمقاس 70 كم (43.5 ميل). بافتراض أن السطح الخارجي للأرض قد تم تحضيره بالفعل للاندساس ، خلص أونيل وفريقه إلى أن مثل هذا التأثير كان سيكون كافيًا:
لو كان الغلاف الصخري للأرض سمكًا موحدًا في ذلك الوقت ، وفقًا لأونيل ، لما كان للتأثير تأثير ضئيل. ولكن خلال العصر الأركي الأوسط ، تسبب التبريد في زيادة سماكة وشاح الأرض في بعض المناطق وأرق في مناطق أخرى. إذا حدث تأثير في بقعة رقيقة ، فقد يضيف إلى اختلافات الطفو التي تسببها بالفعل عملية السماكة والتخفيف ويؤدي إلى النشاط التكتوني. قال أونيل:
يوضح عملنا أن هناك رابطًا ماديًا بين تاريخ الاصطدام والاستجابة التكتونية في وقت قريب تقريبًا عندما اقترح أن تكون الصفائح التكتونية قد بدأت. العمليات الهامشية إلى حد ما اليوم - مثل التأثير ، أو ، إلى حد أقل ، البراكين ، دفعت بنشاط الأنظمة التكتونية على الأرض المبكرة. من خلال دراسة الآثار المترتبة على هذه العمليات ، يمكننا البدء في استكشاف كيفية ظهور الأرض الحديثة الصالحة للسكن '.
خريطة للأرض توضح خطوط الصدع (الأزرق) ومناطق النشاط البركاني (أحمر). الائتمان: zmescience.com
يمكن أن يكون لهذه النتائج آثار بعيدة المدى على علوم الأرض ودراسة الكواكب خارج المجموعة الشمسية. على الأرض ، تم تتبع الكثير من التطورات المهمة في العصور الوسطى ، بما في ذلك ظهور الكائنات الحية الضوئية وأول غاز أكسجين في غلافنا الجوي. وبالتالي ، فإن فهم التأثيرات القديمة وكيفية تأثيرها على التطور الأرضي يمكن أن يساعدنا في معرفة المزيد عن أصول الحياة على الأرض.
وبالمثل ، فإن فهم كيفية بدء النشاط الجيولوجي على الأرض يمكن أن يساعدنا في تحديد موقع الكواكب الصالحة للسكن. حتى الآن ، تبين أن الغالبية العظمى من الكواكب الخارجية الأرضية التي تم اكتشافها هي ' الكواكب ذات الغطاء الراكد '، حيث لا يتم إجراء أي نشاط على لوحة. إذا كان الفرق بين الصالحة للسكن وغير الصالحة للسكن هو تأثير يمكن أن يؤدي إلى نشاط اللوحة ، فقد يساعد ذلك في تضييق نطاق البحث!
الدراسة بعنوان ' دور التأثيرات على التكتونية الأثرية '، ظهر مؤخرًا في المجلة العلميةجيولوجيا.
قراءة متعمقة: GSA و GeoScienceWorld