يكشف بحث جديد أن التبريد التدريجي للأرض يؤثر بشكل عميق على الدورة العميقة للكربون والكلور، مما يغير سلوكهما من السطح إلى الداخل. ويؤثر هذا التحول في الفهم على نظرتنا للتاريخ الجيولوجي للأرض، ومناخها، ومحيطاتها، وتطور الحياة، بل وربما يوفر نظرة ثاقبة للظروف على الكواكب الأخرى، مثل المريخ.
عالم الأرض بجامعة ماكواري د. تلقي الدراسة الأخيرة، التي قادها تشونفي تشين، ضوءًا جديدًا على العمليات الجيولوجية منذ ما يصل إلى ثلاثة مليارات سنة، وتمثل تحولًا كبيرًا في فهم المجتمع العلمي للأرض المبكرة.
نشرت مؤخرا في المجلة طبيعةيبحث البحث في التأثيرات التحويلية للتبريد التدريجي للأرض على الدورة العميقة للكربون والكلور بين سطح الأرض وباطنها.
يقول الدكتور تشين: “لقد تسبب تبريد الأرض في تغيرات هائلة في الدورات العميقة لكل من الكربون والكلور”.
دكتور. يقوم Chunfei Chen بإجراء التحليل التجريبي. الائتمان: جامعة ماكواري
“اليوم، يعود الكلور عادة إلى السطح في شكل غازات بركانية، في حين أن معظم الكربون محتجز على شكل كربونات صلبة على عمق مئات الكيلومترات؛ ولكن حتى بلغت الأرض ثلثي عمرها الحالي، كان الوضع عكس ذلك تماما.
سيطرت الصهارة على سطح الأرض بعد أن تشكل الكوكب، ومع تبريد الكوكب تدريجيًا، تشكلت صفائح قشرية يبلغ سمكها 100 كيلومتر على السطح، وانزلقت فوق الوشاح تحت عملية تكتونية الصفائح.
عندما تغوص الصفائح التكتونية المحيطية مرة أخرى في الوشاح عند مناطق الاندساس، ربما تكون الرواسب المترسبة في الخنادق أسفل المحيطات قد تم دفعها أيضًا إلى الوشاح.
وسبق للعلماء الذين يدرسون مصير هذه الرواسب في تجارب الذوبان تحت الضغط العالي أن تعاملوا مع جميع الرواسب البحرية كمتوسط، حيث يشكل الكربون عنصرا ثانويا.
ومع ذلك، فإن معظم الكربون يتراكم في رواسب الكربونات – ومن الأمثلة المألوفة على رواسب الكربونات واسعة النطاق على السطح الصخور البيضاء في دوفر أو الدولوميت في إيطاليا – وقد تتصرف هذه بشكل مختلف عن مناطق الكربون الأصغر.
إنجلبورو – تشكل رواسب الكربونات المنحدرات في دوفر، المملكة المتحدة. الائتمان: ستيفن فولي
استخدم فريق الدكتور تشين تجارب الضغط العالي لمحاكاة تغلغل الحجر الجيري والحجر الجيري، ووجدوا أن أي أوساخ في الحجر الجيري تذوب أولاً، لتشكل ذوبان السيليكات، في حين يمكن دفع الكربونات في الحالة الصلبة إلى أعماق أكبر وتتقدم بشكل أعمق في القشرة الأرضية . .
واختبر فريق البحث أيضًا الظروف التي عكست الفترات السابقة الأكثر دفئًا في تاريخ الأرض الطويل، ووجدوا أن الحجر الجيري كان يذوب، لكن الأملاح لم تذوب في ذوبان الكربونات التي أنتجتها، ولكن بدلاً من ذلك تم دفعها عميقًا في القشرة، ولم تعود أبدًا إلى الأرض. السطح. هم موجودون اليوم.
يقول المؤلف الثاني للدراسة الدكتور مايكل فورستر، الذي قام بتحليل العينات: “كان من الرائع رؤية كيف تم فصل الملح والشوائب تمامًا عن الكربونات”. الجامعة الوطنية الأسترالية.
دكتور. يقول فورستر.
عندما رأوا ذلك، أجاب تشونفي بحماس: “رائع، مثير للاهتمام، هذا يعني أن المناطق الفرعية يجب أن تعمل كمرشح ضخم يسمح للملح بالدخول إلى أعماق الأرض!”
يعد هذا البحث جزءًا من مشروع أكبر يتتبع الدورات العميقة للكربون والنيتروجين والكلور عبر تاريخ تطور الأرض، بقيادة البروفيسور المتميز ستيفن فولي من كلية العلوم الطبيعية بجامعة ماكواري.
يقول البروفيسور فولي: “إن تبادل العناصر المتطايرة مثل الكربون والكلور والنيتروجين بين غطاء الأرض العميق وسطحها أمر بالغ الأهمية لتطور المناخ والمحيطات وجميع أشكال الحياة على الأرض”.
ويقول: “هذا البحث الرائع هو الأول من نوعه الذي يفكر في غمر مساحات ضخمة من رواسب الكربونات، بدلاً من الصخور الرسوبية المتوسطة – ومن الواقعي أكثر أن تشارك كميات كبيرة من الكربونات في تكتونية الصفائح”.
“هذه التغييرات في سلوك الكلور والكربون مع مرور الوقت أثرت على كيفية تأثير ملوحة مياه المحيطات على فترات مختلفة من تاريخ الأرض وأثرت على تطور الحياة على الأرض.”
ويضيف أن هذا البحث سيؤدي إلى نظرة عامة أكثر شمولاً لتطور كوكبنا وارتباطه الدقيق بتطور الحياة، وسيساعدنا على فهم الظروف على الكواكب خارج كوكبنا. يوم الثلاثاء.
المرجع: سونفي تشن، مايكل دبليو. فورستر، ستيفن ف. فولي وسفياتوسلاف س. شيكا، 9 أغسطس 2023، “إن الاندساس القشري الغني بالكربونات يؤدي إلى دورات عميقة من الكربون والكلور” طبيعة.
دوى: 10.1038/s41586-023-06211-4
