ربما نشأت الحياة والصفائح التكتونية على كوكب غارق في المياه التي رفضها الغلاف

يعتقد الباحثون أن الأرض كانت شحيحة منذ حوالي 3 إلى 4 مليارات سنة.

على مر العصور ، ارتفعت مستويات سطح البحر وانخفضت مع ارتفاع درجات الحرارة - ولكن كان يُفترض دائمًا أن المياه السطحية الإجمالية للأرض ثابتة. الآن ، تتزايد الأدلة على أن محيطات الكوكب كانت تحتوي على ما يقرب من ضعف كمية المياه منذ حوالي 3 إلى 4 مليارات سنة - وهو ما يكفي لغمر قارات اليوم فوق قمة جبل إيفرست. كان من الممكن أن يكون الفيضان قد أعد محرك الصفائح التكتونية وجعل بدء الحياة على الأرض أكثر صعوبة.
يُعتقد أن الصخور الموجودة في غلاف الأرض المعروف بالوشاح اليوم ، وهي الطبقة السميكة من الصخور الموجودة تحت القشرة الأرضية ، تعمل على عزل قيمة مياه المحيط أو أكثر في هياكلها المعدنية. لكن في وقت مبكر من تاريخ الأرض ، كان الوشاح ، المدفأ بالنشاط الإشعاعي ، أعلى أربع مرات. أظهر العمل الأخير باستخدام المكابس الهيدروليكية أن العديد من المعادن لن تكون قادرة على الاحتفاظ بقدر أكبر من الهيدروجين والأكسجين في درجات حرارة وضغوط الوشاح. يقول Junjie Dong ، طالب الدراسات العليا في الفيزياء المعدنية بجامعة هارفارد ، والذي قاد نموذجًا ، بناءً على تلك التجارب المعملية ، نُشر اليوم في AGU Advances: "يشير هذا إلى أن الماء لا بد أنه كان في مكان آخر". والخزان الأكثر احتمالا هو السطح.
يقول مايكل والتر ، عالم البترول التجريبي في معهد كارنيجي للعلوم ، إن هذه الورقة منطقية بديهية. "إنها فكرة بسيطة يمكن أن يكون لها آثار مهمة."
يوجد معدنان موجودان في عمق مخزن الوشاح الكثير من مياهه اليوم: وادسلايت ورينغوودايت ، متغيرات عالية الضغط من الزبرجد الزيتوني البركاني. تشكل الصخور الغنية بهذه المعادن 7٪ من كتلة الكوكب ، وعلى الرغم من أن 2٪ فقط من كتلتها هو ماء اليوم ، "يضيف القليل منها إلى الكثير" ، كما يقول ستيفن جاكوبسن ، عالم المعادن التجريبي في جامعة نورث وسترن.
ابتكر جاكوبسن وآخرون معادن الوشاح هذه عن طريق ضغط مساحيق الصخور لعشرات الآلاف من الغلاف الجوي وتسخينها إلى 1600 درجة مئوية أو أكثر. قام فريق دونغ بتجميع التجارب معًا لإظهار أن wadsleyite و ringwoodite يحتفظان بكمية أقل من الماء عند درجات حرارة أعلى. علاوة على ذلك ، يتوقع الفريق ، مع تبريد الوشاح ، أن هذه المعادن نفسها ستصبح أكثر وفرة ، مما يزيد من قدرتها على امتصاص الماء مع تقدم عمر الأرض.
التجارب ليست وحدها في اقتراح كوكب مرتبط بالمياه. يقول بنجامين جونسون ، عالم الكيمياء الجيولوجية في جامعة ولاية أيوا: "هناك دليل جيولوجي واضح جدًا". تشير تركيزات التيتانيوم في بلورات الزركون التي يبلغ عمرها 4 مليارات سنة من غرب أستراليا إلى أنها تشكلت تحت الماء. وبعض أقدم الصخور المعروفة على الأرض ، والتكوينات التي يبلغ عمرها 3 مليارات عام في أستراليا وغرينلاند ، عبارة عن صخور الوسادة البازلتية ، وهي صخور منتفخة تتشكل فقط عندما تبرد الصهارة تحت الماء.
يقدم عمل جونسون وبوسويل وينج ، عالم الجيولوجيا في جامعة كولورادو ، بولدر ، المزيد من الأدلة. كانت العينات المأخوذة من قطعة من القشرة المحيطية عمرها 3.24 مليار عام متبقية في البر الرئيسي لأستراليا أكثر ثراءً في نظير الأكسجين الثقيل من المحيطات الحالية. نظرًا لأن الماء يفقد هذا الأكسجين الثقيل عندما يتفاعل المطر مع القشرة القارية لتشكيل الطين ، فإن وفرة المياه في المحيط القديم تشير إلى أن القارات بالكاد قد ظهرت بحلول تلك النقطة ، كما خلص جونسون ووينج في دراسة أجرتها Nature Geoscience عام 2020. يلاحظ جونسون أن النتيجة لا تعني بالضرورة أن المحيطات كانت أكبر ، ولكن "من الأسهل أن تغمر القارات إذا كانت المحيطات أكبر."
تقول ريبيكا فيشر ، عالمة البترول التجريبية في جامعة هارفارد والمؤلفة المشاركة في AGU Advances الدراسة. قد تكون المحيطات الأكبر حجمًا قد ساعدت في إطلاق الصفائح التكتونية حيث اخترق الماء الكسور وإضعاف القشرة ، مما أدى إلى إنشاء مناطق اندساس حيث انزلقت شريحة واحدة من القشرة تحت الأخرى. وبمجرد أن تبدأ البلاطة المنحدرة في الغوص ، كان من الممكن أن يساعد الوشاح المجفف ، بطبيعته الأقوى ، على ثني اللوح ، مما يضمن استمرار غطسها ، كما يقول جون كوريناجا ، عالم الجيوفيزياء بجامعة ييل. "إذا لم تتمكن من ثني الصفائح ، فلا يمكن أن يكون لديك الصفائح التكتونية."
يتحدى الدليل على وجود محيطات أكبر سيناريوهات لكيفية بدء الحياة على الأرض ، كما يقول توماس كاريل ، عالم الكيمياء الحيوية في جامعة لودفيج ماكسيميليان في ميونيخ. يعتقد بعض الباحثين أنه بدأ في الفتحات الحرارية المائية الغنية بالمغذيات في المحيط ، بينما يفضل البعض الآخر البرك الضحلة على الأرض الجافة ، والتي كانت ستتبخر كثيرًا ، مما يخلق حمامًا مركّزًا من المواد الكيميائية.
يؤدي المحيط الأكبر إلى تفاقم الضربة الأكبر ضد سيناريو ما تحت الماء: أن المحيط نفسه كان سيخفف أي جزيئات حيوية ناشئة إلى عديم الأهمية. ولكن بإغراق معظم الأراضي ، فإنه يعقد أيضًا سيناريو البركة الرقيقة. يقول كاريل ، أحد المدافعين عن البركة ، في ضوء الورقة الجديدة ، إنه يفكر الآن في مكان ميلاد مختلف للحياة: جيوب مائية محمية داخل صخور المحيطات التي حطمت السطح في الجبال البحرية البركانية. يقول: "ربما كان لدينا كهوف صغيرة حدث فيها كل شيء".
يعد عالم الماء القديم أيضًا بمثابة تذكير لكيفية تطور الأرض المشروط. من المحتمل أن يكون الكوكب جافًا حتى قصفته الكويكبات الغنية بالمياه بعد ولادته بوقت قصير. إذا كانت الكويكبات قد ترسبت ضعف كمية الماء أو كان الوشاح الحالي أقل شهية للماء ، فلن تكون القارات ، التي تعتبر ضرورية جدًا لحياة الكوكب ومناخه ، قد ظهرت. يقول دونغ: "الأرض ، نظام دقيق للغاية ، الكثير من الماء ، أو القليل جدًا من الماء، فإن هذا النظام لن يعمل."

 المصدر: