النظر في عمق الأرض: ما تعلمه العلماء عن تطور الكوكب

كيف تكونت الأرض؟

تشكلت الأرض منذ حوالي 4.567 مليار سنة عن طريق التراكم من الكواكب الأولية

القرص ، كتلة على شكل قرص من الغاز والغبار وبقايا تكوين الشمس ، مما أدى إلى ظهور النظام الشمسي.خلق التفريغ البركاني الغلاف الجوي البدائي ، لكنه لم يكن يحتوي على أكسجين تقريبا وكان من الممكن أن يكون ساما للإنسان والحياة الحديثة بشكل عام.

كانت معظم الأرض منصهرة بسبب البراكين النشطة والاصطدامات المتكررة مع الأجسام الفضائية الأخرى.من المفترض أن أحد هذه الاصطدامات الكبيرة أدى إلى ميل محور الأرض وتشكيل القمر.

مع مرور الوقت ، مثل هذا القصف الفضائيتوقف ، مما سمح للكوكب أن يبرد ويشكل قشرة صلبة. تتكثف المياه التي تصل إلى الكوكب عن طريق المذنبات والكويكبات في السحب والمحيطات. أخيرًا ، أصبحت الأرض مضيافة للحياة ، وأثنت أشكالها الأولى الغلاف الجوي بالأكسجين.

قرص كوكبي أولي كما يراه الفنان

تشكيل القارات الأولى

وجد الجيوفيزيائيون أنه منذ حوالي 3 مليارات سنة ، تضخمت قشرة الأرض في طفرة من النمو. وفقا للعلماء ، بعد 1.5 مليار سنة فقطبعد تكوين الأرض ، أصبح الوشاح ، وهو طبقة من صخور السيليكات بين القشرة واللب الخارجي ، ساخنا جدا.تسربت الصهارة إلى شظايا القشرة القديمة فوقها.

تم العثور على دليل على نمو الكواكب فيبلورات الزركون القديمة في الرواسب في قاع الجداول في جرينلاند. تشكلت بلورات سيليكات الزركونيوم القوية للغاية خلال طفرة النمو منذ حوالي 3 مليارات سنة.

ربما كانت هناك عدة أحداث في تاريخ الأرض تكونت خلالها القشرة. لكن هذا الحقن العالمي ، الذي حدث قبل 3 ملايين سنة ، كان بالتأكيد أحد أكبر الحقن.

كريس كيركلاند ، أستاذ العلوم الجيولوجية والجيوفيزيائية في جامعة كيرتن

قبل هذه القفزة ، كانت القشرة القديمة للأرض أرق وأضعف بكثير مما هي عليه اليوم. في النهاية ، تفككت إلى أجزاء من اللحاء ، والتي يمكن أن تنمو منها واحدة جديدة.

في ذلك الوقت ، بلغت درجة حرارة الوشاح ذروتها بسببالتحلل الإشعاعي لعناصر مثل اليورانيوم والبوتاسيوم في قلب الأرض. كما أدى إلى ارتفاع درجات الحرارة والحرارة المتبقية بعد تشكل الكوكب. قال الباحثون إن درجات الحرارة العالمية دفعت النمو ، واستمرت القشرة في الانتفاخ لنحو 200 مليون سنة.

كيف كانت أولى القارات؟

ألقى علماء الجيولوجيا بجامعة موناش ضوءًا جديدًا على التاريخ المبكر للأرض: فقد ذكروا أن القارات كانت ضعيفة وعرضة للانهيار في الفترة المبكرة.

قمنا بإعادة إنتاج ظروف الأرض المبكرة في النماذج العددية الحاسوبية وأظهرنا أن إطلاق الحرارة البدائية الداخلية ، أكبر بثلاث إلى أربع مرات من الحرارة الحالية ، تسبب في ذوبان كبير في الوشاح الضحل ، والذي تم طرده بعد ذلك على شكل صهارة (صخور منصهرة) إلى سطح الأرض. 

فابيو كابيتانيو ، دكتوراه ، المؤلف الرئيسي للدراسة 

وفقًا للباحثين ، فإن الوشاح الصغير المتبقي بعد هذه العملية تم تجفيفه وتجميده وشكل أسس القارات الأولى.

نتائج العمل توضح أن القارات سابقاكانت ضعيفة وعرضة للتدمير: منذ حوالي 4.5 أو 4.0 مليار سنة. ثم تمايزت تدريجيًا وأصبحت جامدة على مدار مليار سنة التالية، وشكلت فيما بعد قلب قاراتنا الحديثة.

يوضح النموذج الكمي المستخدم في الدراسة مستويات ذوبان الوشاح والهياكل ذات الطبقات الموجودة في معظم كراتون على الأرض.

وهذا ما يفسر الانتقال من هدية الذييمتد أول 500 مليون سنة من تاريخ الأرض، والتي تم خلالها إعادة تدوير القشرة بالكامل، إلى الدهر الأركي (منذ أربعة إلى ثلاثة مليارات سنة)، عندما تصلبت القارات لأول مرة.

اصطدام الأرض بكوكب ثيا كما يراه الفنان.

ما الذي اختفى أثناء تشكل الأرض؟

ابتكر العلماء نموذجًا  النشاط الإشعاعيصخور الأرض القديمة: إنها تدعو إلى التشكيك في النماذج الحديثة لتكوين القشرة القارية. ومن المفترض أن  لقد خرجت القارات من البحر في وقت أبكر بكثير مما كان يُعتقد سابقًا، لكنها دمرت ولم يبق منها أي أثر. 

نشر علماء من جامعة أديلايد اثنيندراسات لنموذج النشاط الإشعاعي للصخور لمليارات السنين. لقد أظهروا أن القشرة القارية للأرض ربما كانت أكثر سمكًا ، في وقت أبكر بكثير مما توحي به النماذج الحالية ، وربما كانت القارات موجودة منذ ما يصل إلى أربعة مليارات سنة.

إذا تبين أن نموذجنا صحيح، فقد يكون كذلكتتطلب مراجعة العديد من جوانب فهمنا للتطور الكيميائي والفيزيائي للأرض، بما في ذلك معدل النمو القاري وربما حتى بداية تكتونية الصفائح.

نص البحث

جمعها الدكتور هاستروك وطالبه ماثيو جارديعتقد أن 75800 عينة جيوكيميائية من الصخور النارية (مثل الجرانيت) قد تشكلت مع القارات الأولى. لقد قدروا النشاط الإشعاعي في هذه الصخور اليوم وقاموا ببناء نموذج لمتوسط ​​النشاط الإشعاعي من أربعة مليارات سنة مضت حتى الوقت الحاضر.

يشرح العلماء أن جميع السلالات تحتوي علىنشاط إشعاعي طبيعي ينتج عنه حرارة ويرفع درجة حرارة القشرة. ينهار الصخر وكلما زاد نشاطه الإشعاعي ، زاد إنتاجه للحرارة.

ترتبط الصخور عادة بالقشرة القاريةلديها نشاط إشعاعي أعلى من صخور المحيطات. الصخرة التي يبلغ عمرها أربعة مليارات سنة سيكون لها نشاط إشعاعي يبلغ أربعة أضعاف ما هو عليه اليوم.

لكن الباحثين وجدوا نقصًا غير متوقعمستوى النشاط الإشعاعي في الصخور الأقدم من حوالي ملياري سنة. عندما تم ضبطهم لزيادة إنتاج الحرارة بسبب النشاط الإشعاعي العالي الذي كان يجب أن يكون موجودًا ، اختفى العجز.

ويعتقد العلماء أن هذا حدث بسبب النشاط الإشعاعي العالي وارتفاع درجة الحرارة: إما ذابت الصخور أو تم تدميرها بسهولة بسبب الحركة التكتونية.

النماذج الحديثة تقول أن القاراتخرجت من المحيطات مع سماكة القشرة الأرضية. يعتقد المؤلفون أن كمية كبيرة من القشرة القارية، وإن كانت غير مستقرة للغاية، ربما كانت موجودة قبل ذلك بكثير.

العلاقة بين الحياة على الأرض وحركة القارات

بحث جديد من جامعة تكساسيُظهر أوستن وجود صلة محتملة بين الحياة على الأرض وحركة القارات. وتشير النتائج إلى أن الرواسب، التي تتكون غالبًا من قطع من الكائنات الحية الميتة، قد تلعب دورًا رئيسيًا في تحديد سرعة الانجراف القاري.

تصف الدراسة كيفية الترسباتيمكن أن يؤدي التحرك تحت الصفائح التكتونية ، أو الانحدار تحتها ، إلى تنظيم حركة الصفائح وحتى التأثير على الارتفاع السريع لسلاسل الجبال ونمو القشرة القارية.

تتشكل الرواسب عندما تؤدي الرياح والمياه والجليد إلى تآكل الصخور الموجودة أو عندما تتراكم الأصداف والهياكل العظمية للكائنات المجهرية مثل العوالق في قاع البحر.

من المعروف منذ زمن طويل أن الرواسب تقع في مناطقوتؤثر عمليات الاندساس على النشاط الجيولوجي، مثل تكرار الزلازل. ولكن حتى الآن كان يعتقد أن تأثيرها ضئيل على حركة القارات. وذلك لأنه كان يُعتقد أن معدل الاندساس يعتمد على قوة صفيحة الاندساس.

الحركة القارية مدفوعة بالانغماسصفيحة واحدة تحت الأخرى ، لذا هنا تعتمد سرعة حركتها على قوة جزء الصفيحة الذي يغرق في وشاح الأرض (والطاقة اللازمة لثنيه) ، لكن الرواسب لها تأثير ضئيل.

ومع ذلك، في وقت مبكر  البحوث التي تنطوي علىلقد أظهر علماء UTIG أن صفائح الاندساس قد تكون أضعف وأكثر حساسية للمؤثرات الأخرى مما كان يعتقد سابقًا. دفع هذا الباحثين إلى البحث عن آليات أخرى يمكن أن تؤثر على سرعة الصفائح.

قاموا بتقييم مدى اختلاف أنواع الصخوريمكن أن تؤثر على واجهة اللوحة - الحد الذي تلتقي فيه الصفائح المندسة. أظهرت النمذجة اللاحقة أن الصخور الرسوبية يمكن أن تخلق تأثيرًا تشحيمًا بين الصفائح، مما يؤدي إلى تسريع عملية الاندساس وزيادة سرعة الصفائح.

هذه الآلية يمكن أن تؤدي إلى تحريك المجمعردود الفعل حلقة. ومع زيادة سرعة اللوحة، سيكون هناك وقت أقل لتراكم الرواسب، وبالتالي ستنخفض كمية الرواسب المندسة.

هذا يؤدي إلى اندساس أبطأ ، والذيقد تسمح للجبال بالنمو عند حدود الصفائح ، لأن قوة صفيحتين تتصادمان مع بعضهما البعض تسبب ارتفاعًا. في المقابل ، يمكن أن يؤدي تآكل هذه الجبال بفعل الرياح والمياه وقوى أخرى إلى تكوين المزيد من الرواسب ، والتي تعود إلى منطقة الاندساس وتستأنف الدورة ، مما يزيد من معدل الاندساس.

قراءة المزيد:

الإجهاض والعلم: ماذا سيحدث للأطفال الذين سينجبون

اقترح العلماء استعمار القمر الصناعي لسيريس

انظر إلى أندر صواعق البرق: النفاثة الزرقاء والقزم المأخوذة من محطة الفضاء الدولية