استعادة صخور الوشاح التي تحطم الأرقام القياسية قد تعيد تعريف تاريخ الأرض

يقدم الاكتشاف الرائد لصخور الوشاح الذي قام به العلماء رؤى جديدة حول النشاط البركاني للأرض، والدورات الأولية، وربما أصول الحياة، مما يمثل تقدماً كبيراً في علوم الأرض.

بدأ فريق دولي في التحقيق في دور الوشاح في دعم الحياة على الأرض، وتحفيز النشاط البركاني، والتأثير على الدورات العالمية.

نجح العلماء في استعادة أول جزء طويل من الصخور التي نشأت في وشاح الأرض، الطبقة الواقعة تحت القشرة وأكبر مكونات الكوكب. ومن المتوقع أن تلقي هذه الصخور الضوء على دور الوشاح في نشأة الحياة على الأرض، والنشاط البركاني الذي يحدث عندما يذوب، وتأثيره على الدورات العالمية للعناصر الحيوية مثل الكربون والهيدروجين، وفقًا لفريق البحث.

تم استخراج 1268 مترًا (4160 قدمًا) من صخور الوشاح المستمرة تقريبًا من “نافذة تكتونية”، وهي قسم من قاع البحر حيث تم الكشف عن صخور من الوشاح على طول سلسلة جبال وسط المحيط الأطلسي، خلال البعثة 399 “لبنات بناء الحياة، كتلة أتلانتس” لسفينة الحفر في المحيط قرار جويديس في ربيع 2023.

بفضل المحاولات التي يعود تاريخها إلى أوائل ستينيات القرن العشرين، كان الاستخراج إنجازاً قياسياً بقيادة برنامج اكتشاف المحيطات الدولي، وهو اتحاد دولي للأبحاث البحرية يضم أكثر من عشرين دولة يستعيد عينات أسطوانية من الرواسب والصخور من قاع المحيط لدراسة تاريخ الأرض.

يقول الباحثون إن الصخور المستخرجة من الوشاح تشبه إلى حد كبير تلك التي كانت موجودة على الأرض في وقت مبكر وليس الصخور الأكثر شيوعًا التي تشكل قاراتنا اليوم. حقوق الصورة: البروفيسور يوهان ليسنبيرج

تحليل الصخور المسترجعة

ومنذ ذلك الحين، قام فريق البعثة بتجميع قائمة جرد للصخور المستخرجة من الوشاح لفهم تركيبها وبنيتها وسياقها.

وقد تم عرض نتائجهم في المجلة علوموتكشف هذه الدراسة عن تاريخ أطول من الذوبان في الصخور المستردة مما كان متوقعًا.

وقال المؤلف الرئيسي البروفيسور يوهان ليسنبرج من كلية علوم الأرض والبيئة بجامعة كارديف: “عندما استعدنا الصخور العام الماضي، كان ذلك إنجازًا كبيرًا في تاريخ علوم الأرض، ولكن الأهم من ذلك أن قيمتها تكمن في ما يمكن أن تخبرنا به نوى صخور الوشاح عن تكوين وتطور كوكبنا. تبدأ دراستنا بالنظر في تكوين الوشاح من خلال توثيق المعادن الموجودة في الصخور المستردة، بالإضافة إلى تركيبها الكيميائي. تختلف نتائجنا عما توقعناه. هناك كمية أقل بكثير من معدن البيروكسين في الصخور، وتحتوي الصخور على تركيزات عالية جدًا من المغنيسيوم، وكلاهما ناتج عن كميات أعلى بكثير من الذوبان مما كنا نتوقعه “.

البروفيسور يوهان ليسينبيرج (يسار) وزملاؤه يحللون النوى التي تم استردادها من “نافذة تكتونية” على سلسلة جبال وسط المحيط الأطلسي. حقوق الصورة: ليزلي أندرسون، Exp. 399، JRSO_IODP

وقد حدث هذا الذوبان عندما ارتفع الوشاح من الأجزاء العميقة من الأرض نحو السطح.

ويقول الباحثون إن نتائج التحليل الإضافي لهذه العملية قد يكون لها آثار كبيرة على فهم كيفية تشكل الصهارة وكيف تؤدي إلى النشاط البركاني.

“لقد وجدنا أيضًا قنوات تم من خلالها نقل الصهارة عبر الوشاح، وبالتالي أصبحنا قادرين على تتبع مصير الصهارة بعد تشكلها وانتقالها إلى سطح الأرض. وهذا مهم لأنه يخبرنا كيف يذوب الوشاح ويغذي البراكين، وخاصة تلك الموجودة في قاع المحيط والتي تمثل غالبية النشاط البركاني على الأرض. إن الوصول إلى صخور الوشاح هذه سيسمح لنا بإقامة الصلة بين البراكين والمصدر النهائي للصهارة.”

رابط محتمل لأصل الحياة

وتقدم الدراسة أيضًا نتائج أولية حول كيفية تفاعل الزبرجد، وهو معدن متوفر بكثرة في صخور الوشاح، مع مياه البحر، مما يؤدي إلى سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي تنتج الهيدروجين وجزيئات أخرى يمكن أن تغذي الحياة.

ويعتقد العلماء أن هذه ربما كانت إحدى العمليات الأساسية في أصل الحياة على الأرض.

وقالت الدكتورة سوزان كيو لانج، العالمة المساعدة في الجيولوجيا والجيوفيزياء في مؤسسة وودز هول لعلوم المحيطات، والتي كانت عالمة مشاركة في البعثة وجزءًا من فريق يواصل تحليل عينات الصخور والسوائل: “إن الصخور التي كانت موجودة على الأرض في وقت مبكر تشبه إلى حد كبير تلك التي استردناها خلال هذه البعثة من الصخور الأكثر شيوعًا التي تشكل قاراتنا اليوم.

البعثة رقم 399 “لبنات بناء الحياة، كتلة أتلانتس” لسفينة الحفر في المحيطات JOIDES Resolution التي استعادت 1268 مترًا من صخور الوشاح المستمرة تقريبًا في ربيع عام 2023. حقوق النشر: توماس رونج (الرحلة رقم 399، JRSO_IODP)

“إن تحليل هذه البيانات يمنحنا رؤية نقدية للبيئات الكيميائية والفيزيائية التي كانت موجودة في وقت مبكر من تاريخ الأرض، والتي ربما وفرت مصدرًا ثابتًا للوقود وظروفًا مواتية على مدى فترات زمنية جيولوجية طويلة لاستضافة أقدم أشكال الحياة.”

سيواصل الفريق الدولي المكون من أكثر من 30 عالمًا من بعثة JOIDES Resolution أبحاثهم على عينات الحفر المستردة لمعالجة مجموعة واسعة من المشاكل.

وأضاف الدكتور أندرو ماكايج، الأستاذ المشارك في كلية الأرض والبيئة بجامعة ليدز، والذي كان المؤيد الرئيسي للبعثة 399 والرئيس المشارك للعلماء في البعثة: “يمكن لكل من شارك في البعثة 399، بدءًا من الاقتراح الأول في عام 2018، أن يفخر بالإنجازات الموثقة في هذه الورقة. ستكون حفرتنا العميقة الجديدة قسمًا من النوع لعقود قادمة في تخصصات متنوعة مثل عمليات الذوبان في الوشاح، والتبادل الكيميائي بين الصخور والمحيط، والكيمياء الجيولوجية العضوية، وعلم الأحياء الدقيقة. ستكون جميع البيانات من البعثة متاحة بالكامل، وهي نموذج لكيفية إجراء العلوم الدولية “.

مرجع: “مقطع طويل من البريدوتيت المستنفد السربنتيني” بقلم سي يوهان ليسينبيرج، أندرو م. ماكايج، سوزان كيو. لانج، بيتر بلوم، ناتسو آبي، ويليام جيه. برازلتون، ريمي كولتات، جيريمي آر. دينز، كريستين إل. ديكرسون، مارغريت جودار، باربرا إي. جون، فريدر كلاين، ريبيكا كوهن، كوان يو لين، هايانج ليو، إيثان إل. لوبيز، توشيو نوزاكا، أندرو جيه. بارسونز، فامديف باتاك، مارك كيه. ريجان، جوردين إيه. روباري، إيفان بي. سافوف، إستر إم. شوارزنباخ، أوليفييه جيه. سيسمان، جوردون ساوثام، فينج بينج وانج، سي. جيفري ويت، ليزلي أندرسون وسارة تريدويل، 8 أغسطس 2024، علوم.
DOI: 10.1126/science.adp1058