كان حدث اصطدام Chicxulub كارثة هائلة تركت بصمة هائلة على سطح الأرض. لم يتسبب فقط في الانقراض الجماعي للديناصورات ، بل ترك فوهة بقطر 180 كيلومترًا (112 ميلًا) ، وأودعت في جميع أنحاء العالم. طبقة من الايريديوم المركز في قشرة الأرض.
لكن أظهرت دراسة جديدة أن التأثير ترك أيضًا بصماته في أعماق الأرض ، في شكل نظام حراري مائي واسع قام بتعديل جزء هائل من القشرة الأرضية.
كان تأثير Chicxulub كارثيًا للحياة على الأرض. عندما ضرب ذلك المذنب الضخم - أو الكويكب - الأرض ، أطلق سلسلة من الأحداث التي غيرت تاريخ الكوكب.
اخترق حوالي 20 كيلومترا (12 ميلا) في القشرة الأرضية. تسبب في حدوث تسونامي هائل ، وأشعلت حرائق في جميع أنحاء العالم ، وأرسلت كميات هائلة من المواد في الغلاف الجوي. بسبب الطبيعة الغنية بالكربون والكبريت لموقع التأثير ، أصبح الغلاف الجوي مسدودًا بالسخام الستراتوسفير والهباء الجوي الكبريتات. استمرت هذه المواد في الغلاف الجوي ، مما أدى إلى خنق عملية التمثيل الضوئي وخلق تبريد عالمي قضى على حوالي 75 ٪ من أنواع الأرض ، بما في ذلك جميع الديناصورات غير الطيرية.
لكن مخفيًا بعيدًا عن الأنظار ، في أعماق الأرض ، يوجد نظام حراري مائي واسع ناتج عن الاصطدام. وطبيعة هذا النظام بدأت تظهر الآن فقط.
دراسة جديدة تعرض تفاصيل هذا النظام تحت الأرض. إنه بعنوان ' سبر النظام الحراري المائي لحفرة تأثير Chicxulub . ' المؤلف الرئيسي للدراسة هو ديفيد كرينج من معهد القمر والكواكب (LPI). تم نشر الورقة في المجلة تقدم العلم .
حفرة Chicxulub في المكسيك. الائتمان: ويكيبيديا / ناسا
حفرة Chicxulub هي أكثر الهياكل الأثرية الكبيرة المحفوظة جيدًا على الأرض. تمت دراستها على نطاق واسع ، بما في ذلك في عام 2016 ، عندما درس فريق من الباحثين عينات عميقة من قاع المحيط في موقع التأثير ، تم جمعها بواسطة منصة حفر. جاءت بعض هذه العينات من عمق 1335 مترًا (4380 قدمًا) تحت قاع البحر. كان ذلك جزءًا من البرنامج الدولي لاكتشاف المحيطات (IODP).
أدى هذا البرنامج إلى البحوث المنشورة يُظهر كيف تم تشكيل حلقة الذروة لـ Chicxulub ، ويظهر إزاحة الصخور ، حيث تم وضع حجر الأساس الجرانيت الأعمق فوق الصخور الرسوبية بواسطة طاقة التأثير. انبثقت العديد من الدراسات الأخرى من عمل IODP.
ركز الفريق الذي يقف وراء هذا العمل الجديد على التعديل الكيميائي والحراري للصخور في موقع التأثير. لقد استنتجوا أن حدث تأثير Chicxulub قد خلق نظامًا حراريًا مائيًا واسعًا تحت الأرض ، أكبر من كالديرا يلوستون ، التي كانت نشطة لأكثر من 150.000 سنة.
قال المؤلف الرئيسي كرين: 'تخيل كلاً من يلوستون كالديرا تحت سطح البحر ، لكنه أكبر بعدة مرات وينتج عن حدث الاصطدام المذهل الذي أدى إلى انقراض الديناصورات'. ز في خبر صحفى .
تخلق بعض الحفر المؤثرة ، بما في ذلك Chicxulub ، a حلقة الذروة . إنها سلسلة مرتفعة من الجبال داخل حافة الفوهة. يتم رفع حلقات الذروة بواسطة قوة الارتداد الناتجة عن الاصطدام ، وهي مصنوعة من الصخور المتصدعة. الصخور الموجودة في غلاف تشيككسولوب عبارة عن صخور جرانيتية ، تم رفعها من عمق 10 كيلومترات (6 أميال) في القشرة الأرضية. تسببت قوة التأثير والرفع في التصدع. تمت تغطية حلقة الذروة هذه بمخلفات الصدمة ، وهي نفسها مكسورة ونفاذة ، وتعرض كل من الحطام السطحي والقشرة المرتفعة لتأثيرات النظام الحراري المائي.
وجد الباحثون دليلاً على أنهار جوفية من المياه كانت شديدة السخونة بفعل الاصطدام ، واندفعت إلى الأعلى. اجتمعت تلك الأنهار الجوفية بالحد الفاصل بين قاع فوهة الارتطام وقاع المحيط. هناك ، التقى الماء الساخن ببركة 3 كيلومترات (1.8 ميل) من الصهارة الناتجة عن الاصطدام ، تسمى بركة الذوبان المركزية. لم يستطع الماء اختراق تلك الصهارة ، وتم دفعه حول حوافه. ثم تسللت عبر كل الصخور المكسورة ، وتم تنفيسها في البحر.
مقطع عرضي ثلاثي الأبعاد للنظام الحراري المائي في فوهة الارتطام Chicxulub وفتحات قاع البحر. النظام لديه القدرة على إيواء الحياة الميكروبية. رسم توضيحي لفيكتور أو ليشيك لصالح معهد القمر والكواكب.
كان نشاط الماء الساخن شديدًا بشكل خاص بالقرب من حلقة ذروة الفوهة. يبلغ قطر حلقة الذروة 90 كيلومترا (56 ميلا). قام الفريق بفحص عينات صخرية من تلك الحلقة ووجدوا أن الحلقة ممزقة بقنوات مائية حرارية متحجرة. عندما تدفقت المياه فائقة السخونة عبر هذه القنوات قبل 66 مليون سنة ، تركت بصماتها. ترسبت المياه ما يقرب من عشرين نوعًا مختلفًا من المعادن على جدران هذه القنوات ، لتحل محل المعادن الأصلية.
الأسطح المنشورة والمكشوفة لعينات من النظام الحراري المائي تظهر القنوات الحرارية المائية وتجويفات الذوبان وغيرها من الميزات. حقوق الصورة: Kring et al ، 2020.
أوضح باحث ما بعد الدكتوراة السابق في LPI Martin Schmieder: 'كان تغيير السوائل الساخنة أكثر نشاطًا في الحطام المنفصل ، ولكن تم العثور على بلورات العقيق ، التي تشير إلى درجات حرارة عالية ، على مستويات مختلفة في جميع أنحاء اللب'.
'يبدو أن هذه المعادن قد سجلت تغيرات في المجال المغناطيسي للأرض أثناء تشكلها.'
سونيا تيكو ، مؤلفة مشاركة ، جامعة ستانفورد
أخبرت أنواع المعادن الباحثين الكثير عن النظام الحراري المائي. يجب أن تكون درجة حرارة الماء 300 درجة مئوية إلى 400 درجة مئوية (570 إلى 750 درجة فهرنهايت) تلك الطاقة الحرارية الكبيرة كانت ستستغرق وقتًا طويلاً لتبدد ، لذلك لابد أن درجات الحرارة المرتفعة استمرت لفترة طويلة. استخدم الباحثون القطبية المغناطيسية للمعادن لخلق نوع من ' ساعة قطبية مغنطيسية أرضية 'الذي يقيس وقت التبريد.
صورة من الدراسة تظهر المعادن المعدلة بالحرارة المائية في العينة الأساسية. الصور من أضعف جزء من القلب (أعلى اليسار) إلى أعمق جزء من اللب (أسفل اليمين.) C هو Red Na-dachiardite ، وهو معدن موجود في الأنظمة الحرارية المائية حول العالم ، بما في ذلك Yellowstone Caldera. للحصول على أوصاف أكثر تفصيلاً ، راجع الدراسة. حقوق الصورة: Kring et al ، 2020.
'تشير نتائجنا إلى أنه تم تكوين معادن مغناطيسية دقيقة في فوهة تشيككسولوب بسبب التفاعلات الكيميائية الناتجة عن نظام حراري مائي طويل العمر. يبدو أن هذه المعادن قد سجلت تغيرات في المجال المغناطيسي للأرض أثناء تشكلها. تشير ذكرياتهم المغناطيسية إلى أن النشاط الحراري المائي داخل فوهة البركان استمر لمدة 150 ألف عام على الأقل '، كما تقول المؤلفة المشاركة سونيا تيكو من جامعة ستانفورد.
سمحت الأبحاث السابقة في Chicxulub للعلماء بتطوير نموذج التطور الحراري المائي. اختبرت هذه الدراسة الجديدة هذا النموذج بئر بئر في حلقة الذروة على بعد 40 كم تقريبًا من مركز الحفرة. توضح الخطوط العريضة الحرارية البالغة 25 درجة و 50 درجة و 100 درجة و 200 درجة و 300 درجة و 600 درجة و 900 درجة و 1200 درجة مئوية موقع تجمع الذوبان المركزي (الجانب الأيسر من الرسم البياني) والتأثير الحراري أسفل حلقة الذروة (منتصف الرسم التخطيطي). تنخفض درجة الحرارة مع المسافة ولكنها لا تزال ~ 300 درجة مئوية عند النقطة المقابلة لقاعدة بئر إكسبيديشن 364. تمثل هذه الصورة النظام الحراري المائي بعد 4000 عام من التأثير. حقوق الصورة: Kring et al ، 2020.
هناك أيضًا رواسب محيطية في موقع التأثير غنية بالمنغنيز بشكل غير عادي. يشير الباحثون إلى أن هذا أيضًا دليل على وجود نظام حراري مائي طويل العمر.
'على غرار التلال في منتصف المحيط ، فإن التنفيس من الحفر الناتجة عن الصدمات البحرية يولد أعمدة حرارية مائية تحتوي على المنغنيز الذائب والمؤكسد ببطء ، والذي بالمقارنة مع تركيزات الخلفية أنتجت إثراء يصل إلى عشرة أضعاف في رواسب ما بعد الاصطدام على مدى 2.1 مليون سنة في Chicxulub ،' مؤلف مشارك أكسل ويتمان من جامعة ولاية أريزونا.
يعتمد هذا البحث على عينة أساسية واحدة من حلقة الذروة ، تسمى البئر M0077A. لكنها لا تزال دليلاً. وليس فقط العواقب الجيولوجية لتأثير Chicxulub.
يقول المؤلفون إن النتائج التي توصلوا إليها من هذا البئر لها بعض الآثار المحتملة على أصول الحياة.
'قد تكون الحياة قد تطورت في فوهة البركان.'
ديفيد كرينج ، المؤلف الرئيسي ، معهد القمر والكواكب
كما يشير المؤلف الرئيسي كرينغ ، 'تشير النتائج إلى وجود سلسلة بطول 300 كيلومتر تقريبًا من فتحات الماء الساخن على حلقة الذروة وفتحات إضافية منتشرة عبر أرضية الفوهة مع تبريد ذوبان الصدمة. والأهم من ذلك أن مثل هذه الأنظمة الحرارية المائية قد تكون وفرت موائل للحياة الميكروبية '.
كتب المؤلفون في ورقتهم البحثية 'تظهر نتائج الحفر أن هناك موائل كافية للكائنات الحية الدقيقة داخل حلقة الذروة لحفرة تأثير Chicxulub. أنشأ النظام الحراري المائي شبكة من المنافذ المسامية والنفاذة المثالية للنظم البيئية الميكروبية '.
لقد فتح البحث في الكائنات الحية المتطرفة أعيننا على إمكانية ازدهار الحياة في البيئات القاسية ، بل وحتى الظهور منها. هذا هو المكان الذي تلعب فيه المقارنة بين كالديرا يلوستون ونظام تشيككسولوب الحراري المائي دورًا. يحتوي النظام الحراري المائي في يلوستون على حياة ميكروبية وفيرة. وعلى الرغم من أن نظام يلوستون قد تم إنشاؤه بركانيًا ، بينما تم إنشاء نظام Chicxulub عن طريق الصدمة ، إلا أن زوجًا من الأنظمة متشابه ، ويحتوي على نفس الإمكانات البيولوجية للحياة.
يوضح هذا الرسم التوضيحي من الدراسة كيف تحرك الماء والبخار عبر النظام الحراري المائي. يكون التدفق الحراري المائي قويًا بشكل خاص بجوار حوض الذوبان ، بالقرب من حلقة الذروة. لا يخترق الماء والبخار حوض الصهر المركزي حتى يتبلور. إنه يمثل النظام بعد 4000 سنة من التأثير. حقوق الصورة: Kring et al ، 2020.
كما يشرح كرينج ، 'توفر دراستنا للجوهر الصخري للبعثة من موطن أرضي عميق محتمل دليلاً إضافيًا على نظرية تأثير أصل الحياة. ربما تكون الحياة قد تطورت في فوهة بركان أثر '.
إن اكتشاف هذا النظام الحراري المائي الضخم طويل العمر يمكن أن يغير فهمنا لكيفية نشوء الحياة على الأرض. يعلم العلماء أنه كانت هناك آلاف التأثيرات المماثلة في التاريخ الجيولوجي العميق للأرض. قد تكون الأنظمة الحرارية المائية التي أنشأوها قد وفرت موطئ قدم متخصص أعطت الحياة فرصة للانطلاق.
في ختام ورقتهم ، كتب المؤلفون: 'تُظهر نواة إكسبيديشن 364 المعدلة بالحرارة المائية أن تأثير الصدمة هو محرك حراري مهم بشكل أساسي في أنظمة الكواكب الناشئة وأن فوهة تشيككسولوب الصغيرة جيولوجيًا هي نظير مناسب لأحواض التأثير الأرضي التي خلقت 4 غيغا تقريبا. منذ. كانت الأنظمة الحرارية المائية المتولدة عن تأثير من السمات البارزة على الأرض في وقت مبكر وفي أي مكان توجد فيه المياه في قشرة كوكبية. '
وكتبوا أيضًا أن 'هذا النموذج قابل للنقل إلى المريخ المبكر وأي نظام كوكبي خارجي بظروف مماثلة'.
ربما يجب أن نبحث عن الكواكب الخارجية ذات الحفر الأثرية القديمة إذا أردنا العثور على الحياة.
أكثر:
- خبر صحفى: مرجل تبخير يتبع زوال الديناصورات
- ورقة ابحاث: سبر النظام الحراري المائي لحفرة تأثير Chicxulub
- الكون اليوم: اصطدمت ديناصور يقتل كويكبًا في المكان الخطأ تمامًا