تحتاج الحياة على كوكب الأرض إلى مكونين: الأرض الجافة والمياه (العذبة). بالمعنى الدقيق للكلمة، المياه ليست بالضرورة عذبة، ولكن المياه العذبة لا يمكن أن توجد إلا على الأراضي الجافة.

فقط عندما يتم استيفاء هذين الشرطين، يمكنك تغيير العناصر الأساسية للحياة. تدخل الأحماض الأمينية والأحماض النووية إلى الحياة البكتيرية النهائية، مما يمثل بداية الدورة التطورية.

يحتوي سجلنا الصخري المجزأ على أقدم حياة على الأرض 3.5 مليار سنةقد تظهر أيضًا بعض البيانات الكيميائية 3.8 مليار سنة. لقد افترض العلماء أن الحياة يمكن أن تكون أقدم، ولكن ليس لدينا سجل يشير إلى ذلك.

دراستنا الجديدة نشرت في علوم الأرض الطبيعية يوفر المصدر الأول للمياه العذبة والأراضي الجافة على الأرض منذ 4 مليارات سنة. إن معرفة أن مهد الحياة – الماء واليابسة – ظهر لأول مرة على الأرض يوفر في النهاية أدلة حول كيفية ظهورنا.

الماء والأرض: جوهر الحياة

تخيل أنك دخلت إلى آلة الزمن ورجعت 4 مليارات سنة إلى الوراء. عندما تتوقف الأقراص، تنظر إلى الخارج وترى محيطًا شاسعًا من حولك. ليس أزرق كما تعلم، بل بني مع الحديد والمعادن الذائبة الأخرى. ترى السماء ذات اللون البرتقالي الداكن، مليئة بثاني أكسيد الكربون والومضات المعتادة من النيازك القادمة. الحياة غير مضيافة.

كيف كان شكل الأرض كما يعتقد العلماء قبل 4 مليارات سنة؟ لكن هل فعل ذلك؟

مثلما تفقد كل أمل في الحياة، تراها في الأفق: الأرض. ادفع آلة الزمن إلى وضع السفر وسافر إلى مساحة الصخور المكشوفة واهبط.

ستدرك قريبًا أنك قد خطوت إلى جانب جزيرة بركانية تتسرب منها الحمم البركانية. لكنك تشعر بقطرات المطر في أنفك، ويمكنك رؤية الماء يتجمع في برك صغيرة عند قاعدة البركان. كوب يديك بعناية وتذوقه…إنه طازج. أول دليل على وجود المياه العذبة على الأرض كان منذ 4 مليارات سنة على الأقل.

المياه العذبة والأراضي المكشوفة تسير جنبا إلى جنب. إذا كانت الأرض كلها تحت الماء، يمكنك فقط الحصول على مياه البحر المالحة. وذلك لأن المياه المالحة تميل إلى التسرب إلى الأرض، وهي ظاهرة تعرف باسم تسرب مياه البحر.

لذا، إذا وجدت مياهًا عذبة، فيجب أن تكون لديك أرض جافة – وهي مساحة كبيرة إلى حد معقول.

كيف نعرف أنه كان هناك مياه عذبة ويابسة على الأرض المبكرة؟

المياه العذبة تختلف كثيرا عن مياه البحر. من الواضح، قد تقول، ولكن إذا لم تتمكن فعليًا من العودة في آلة الزمن، فكيف يمكنك معرفة ما إذا كان أحدهما أو كليهما موجودًا على الأرض؟

تكمن الإجابة في السجل الصخري والإشارات الكيميائية المحفوظة في تلك الكبسولة الزمنية. يبلغ عمر الأرض 4.5 مليار سنة، وأقدم الصخور التي اكتشفها العلماء يزيد عمرها قليلاً عن 4 مليارات سنة.

لكي نفهم كوكبنا حقًا في أول 500 مليون سنة من عمره، نحتاج إلى العودة إلى البلورات التي جاءت ذات يوم من الصخور القديمة وترسبت على الصخور الأحدث.

على عكس الصخور، تعود البلورات البدائية المحفوظة إلى الوراء ما يصل إلى 4.4 مليار سنة. معظم هذه البلورات القديمة جدًا تأتي من مكان واحد على الأرض: جاك هيلز في الغرب الأوسط لغرب أستراليا.

هذا هو المكان الذي ذهبنا فيه. لقد قمنا بتأريخ أكثر من ألف بلورة من معدن يسمى الزركون، المشهور بمقاومته الشديدة للعوامل الجوية والتغييرات.

وهذا أمر مهم لأنه على مدى مليارات السنين، يمكن للعديد من العمليات اللاحقة تدمير الإشارة الكيميائية الأولية عند تشكل البلورات لأول مرة. من الأسهل تغيير الأنواع الأخرى من المعادن، مما يدمر كيميائها الأصلية ولا يترك لنا أي أدلة حول ماضي الأرض العميق.

الحبوب القديمة حقا

يُظهر عملنا أن حوالي 10% من جميع البلورات التي قمنا بتحليلها يزيد عمرها عن 4 مليارات سنة. قد تبدو صغيرة، ولكن بالمقارنة مع أماكن أخرى حول العالم، فهي حبة قديمة كبيرة جدًا.

ولتحديد ما إذا كانت هذه الحبيبات تحتوي على سجل للمياه العذبة، استخدمنا حزمًا من الأيونات الصغيرة لقياس نسبة الأكسجين الثقيل إلى الخفيف في حبيبات الزركون المؤرخة هذه. ويُعتقد أن هذه النسبة، التي تسمى نسبة نظائر الأكسجين، تكون ثابتة تقريبًا مع مرور الوقت بالنسبة لمياه البحر، ولكنها أخف بكثير بالنسبة للمياه العذبة.

ومن الجدير بالذكر أن جزءًا صغيرًا من بلورات الزركون التي تعود إلى 4 مليارات سنة كان لها بصمة باهتة جدًا، والتي تشكلت فقط عن طريق الاتصال بالمياه العذبة والصخور.

الزركون مقاوم جدًا للتغيير. لكي يحصل زركون جيك هيلز على توقيع الأكسجين الخفيف، يجب أن تكون الصخرة التي تم استبدالها بالمياه العذبة قد ذابت ثم عادت إلى التصلب، مما أدى إلى حقن التوقيع النظائري للأكسجين الخفيف في الزركون الخاص بنا.

لذلك، لا بد أن المياه العذبة كانت موجودة على الأرض منذ 4 مليارات سنة.

ما إذا كانت الحياة قد بدأت في وقت مبكر جدًا من تاريخ الأرض لا يزال سؤالًا لم يُحسم بعد. لكننا وجدنا على الأقل دليلاً على مهد الحياة على الأرض منذ 4 مليارات سنة، أي في وقت مبكر جدًا من تاريخ كوكبنا الذي يبلغ 4.5 مليار سنة.

تم إعادة نشر هذه المقالة محادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. واصل القراءة المقالة الأصلية.