ربما تكون قشرة الأرض قد تحركت منذ حوالي 3.8 مليار سنة.
تغيير في كيمياء بلورات الزركون القديمة من عصور ماضية مختلفة قد يكون أول تلميح للاندساس، وهو انزلاق صفيحة تكتونية تحت أخرى ، حسبما أفاد الباحثون في أبريل السلف AGU. قد يكون هذا التحول علامة على الخطوات الأولى للعمليات التي من شأنها أن تتطور إلى حديثة الصفائح التكتونية على الأرض (SN: 1/13/21). قبل ذلك الوقت ، ربما تكون الأرض المبكرة قد ارتدت “بروتوكست” غير متحرك نسبيًا ، مثل الذي لوحظ على كوكب الزهرة اليوم ، كما يقول الفريق.
تقول المؤلفة المشاركة في الدراسة ناديا درابون ، عالمة الكيمياء الجيولوجية بجامعة هارفارد: “إن الأرض في الواقع متميزة تمامًا عن الكواكب الأخرى ، من حيث أنها تحتوي على الصفائح التكتونية”. “نحن نحاول معرفة متى أصبحت مميزة جدًا؟”
لقد ناقش الجيولوجيون منذ فترة طويلة ما بدت قشرة الأرض كما لو كانت في عصر Hadean Eon، منذ أكثر من 4 مليارات سنة (SN: 3/16/17). أحد أسباب استمرار الجدل دون حل هو أن فرص التحقيق في ذلك الماضي البعيد نادرة ، حيث أن القليل من الصخور نجت من دهور النشاط التكتوني.
لكن الزركون – الأحجار الكريمة اللامعة والمرنة للغاية – تشتهر بقدرتها لتستمر لمليارات السنين (SN: 1/31/17). يعرف الجيولوجيون ذلك لأنهم يستطيعون تقدير أعمار الزركون بشكل موثوق عن طريق قياس كمية اليورانيوم والرصاص في البلورة. إن زراعة الزركون تلتقط اليورانيوم بسهولة ولكنها تميل إلى استبعاد الرصاص ، لذلك يُفترض أن أي رصاص موجود في الزركون قد تلاشى من اليورانيوم. يعرف الجيولوجيون أن معدل الاضمحلال ، الذي يعتمد على نصف عمر اليورانيوم ، لذا يمكنهم تقدير عمر الزركون.
علاوة على ذلك ، توفر الزركون أدلة حول البيئات التي تشكلت فيها ، حيث تلتقط شبكاتها المتزايدة من الزركونيوم والسيليكا والأكسجين كميات ضئيلة من العناصر الأخرى من محيطها.
تم العثور على معظم الزركون في العالم في عشرات المواقع ، ومعظمها من موقع في أستراليا. لكن منذ عام 2018 ، أبلغت درابون وزملاؤها عن مصدر جديد: جبال باربرتون ماخونجوا في جنوب إفريقيا. تبلورت العشرات من الزركون التي تم جمعها من تلك المنطقة منذ ما بين 4.15 إلى 4 مليارات سنة ، في حين أن آلافًا أخرى يبلغ عمرها 3.3 مليار سنة على الأقل. قدمت النتائج للباحثين نافذة جديدة مدتها 800 مليون سنة تقريبًا في الماضي ، متداخلة على جانبي نهاية Hadean وبداية Archean Eon.
بالنسبة للدراسة الجديدة ، أطل الباحثون عبر تلك النافذة عن طريق فحص الزركون بحثًا عن العناصر النزرة – اليورانيوم والسكانديوم والإيتربيوم والنيوبيوم والسيريوم – وأيضًا بحثًا عن أشكال مختلفة من الأكسجين والهافنيوم.
قبل 3.8 مليار سنة مضت ، احتوت معظم الزركون على كميات من أشكال مختلفة من الهافنيوم عبر الزمن والتي دعمت وجود بروتوكست قديم ومستقر. علاوة على ذلك ، احتوت هذه الزركون القديمة على عناصر أثرية بمستويات مماثلة لتلك الموجودة في الزركون من النقطة الساخنة البركانية في هاواي. هناك ، يتم إنشاء صخرة جديدة عندما يرتفع عمود من المواد المنصهرة من وشاح الأرض ويتبلور – وهي عملية كان من الممكن أن تعمل في غياب الألواح المتحركة.
لكن في الزركون التي تشكلت قبل 3.8 مليار سنة ، لم يجد الباحثون أي دليل آخر على وجود بروتوكسترو ، والعديد من الزركون احتوت على توقيعات العناصر النزرة التي تشبه تلك الموجودة اليوم في مناطق الاندساس.
هذا تحول أساسي ، كما تقول جينيفر كاسبوم ، عالمة الجيولوجيا الزمنية في جامعة ييل والتي لم تشارك في الدراسة. “نحن نعتبر الاندساس أمرًا ضروريًا لتكتونية الصفائح.”
التحليلات السابقة للزركون من أماكن أخرى ، مثل أستراليا والهند ، أبلغت عن تراكيب مماثلةوأشار الباحثون إلى ذلك شكل مبكر من الصفائح التكتونية ربما انتشر على نطاق واسع منذ حوالي 3.8 مليار سنة (SN: 4/9/21).
من الآن فصاعدًا ، يخطط درابون للتحقيق في ما إذا كانت المعادن الأخرى محاصرة داخل الزركون أثناء تكوينها. إذا كان الأمر كذلك ، فقد تفتح أجزاء التنزه هذه المزيد من النوافذ في تاريخ الأرض التكتوني المبكر.
