قضى العلماء على أصل محتمل لقارات الأرض.
على الرغم من أهمية قارات الأرض ، الأجزاء الكبيرة من قشرة الكوكب التي تفصل محيطاته ، لا يُعرف الكثير عما أدى إلى ظهور هذه الكتل الأرضية الكبيرة التي تجعل كوكبنا فريدًا في النظام الشمسي ويلعب دورًا رئيسيًا في السماح له باستضافته. حياة.
لسنوات ، افترض العلماء أن تبلور العقيق في الصهارة تحت البراكين هو المسؤول عن إزالة الحديد من قشرة الأرض ، مما يسمح للقشرة بالبقاء طافية في محيطات الكوكب. الآن ، يتحدى البحث الجديد هذه النظرية ، مما يجبر الجيولوجيين وعلماء الكواكب على إعادة النظر في كيفية إزالة هذا الحديد من المواد التي تشكل القارات التي نراها على الأرض اليوم.
متعلق ب: كوكب الأرض: كل ما تحتاج إلى معرفته
تنقسم القشرة الأرضية ، الغلاف الخارجي للكوكب ، إلى نوعين صلبين: القشرة القارية الأقدم والأكثر سمكًا ؛ وأصغر سنا ، قشرة محيطية أكثر كثافة. تتشكل قشرة قارية جديدة عندما يتم إرسال كتل بنائها إلى سطح الأرض من البراكين القوسية القارية. توجد في أجزاء من الأرض حيث تنزل الصفائح المحيطية تحت الصفائح القارية ، وهي مناطق تسمى مناطق الاندساس.
الفرق بين القشرة القارية الجافة وقشرة المحيطات العميقة هو نقص الحديد في القشرة القارية. وهذا يعني أن القشور القارية تطفو وترتفع فوق مستوى سطح البحر لتشكل كتل اليابسة الجافة التي تجعل الحياة الأرضية ممكنة.
يُفترض أن محتوى الحديد المنخفض الموجود في القشرة القارية ناتج عن تبلور العقيق في الصهارة تحت براكين القوس القاري. تزيل هذه العملية الحديد غير المؤكسد من الصفائح القارية ، مع تقليل الحديد من الصهارة المنصهرة ، مما يؤدي إلى زيادة تأكسدها مع تشكل القشرة القارية.
قام فريق من الباحثين بقيادة الأستاذة المساعدة بجامعة كورنيل ميجان هوليكروس ، وعالمة الجيولوجيا في متحف سميثسونيان الوطني للتاريخ الطبيعي ، إليزابيث كوتريل ، بتحسين فهم القارات من خلال اختبار هذه الفرضية وكشفها في النهاية ، والتي تم تطويرها لأول مرة في عام 2018.
قال كوتريل: “أنت بحاجة إلى الكثير من الضغط لجعل العقيق مستقرًا ، ويمكنك العثور على هذه الصهارة منخفضة الحديد في الأماكن التي لا تكون فيها القشرة سميكة ، وبالتالي فإن الضغط ليس مرتفعًا”. تحرير (يفتح في علامة تبويب جديدة)كان الفريق متشككًا في تبلور العقيق كتفسير لطفو القشرة القارية.
خلق ظروف قاسية في باطن الأرض في المختبر
لاختبار نظرية غارنيت ، استخدم الفريق مكبسًا بأسطوانة مكبس في متحف سميثسونيان لإعادة توليد الضغط الهائل والحرارة المرصودة تحت براكين القوس القاري. معمل الضغط العالى (يفتح في علامة تبويب جديدة) وفي جامعة كورنيل. هذه المكابس بحجم الثلاجة الصغيرة ، المصنوعة من الفولاذ وكربيد التنجستن ، تمارس ضغطًا هائلاً على عينات الصخور الصغيرة أثناء تسخينها بواسطة الأفران الأسطوانية المحيطة.
يعادل الضغط الناتج 15.000 إلى 30.000 ضعف تلك الناتجة عن الغلاف الجوي للأرض ودرجات الحرارة المتولدة هي حوالي 1740 إلى 2250 درجة فهرنهايت (950 إلى 1230 درجة مئوية) ، وهي ساخنة بدرجة كافية لإذابة الصخور.
في سلسلة من 13 تجربة معملية مختلفة أجراها الفريق ، زرع كوتريل وهوليكروس عينات من العقيق من الصخور المنصهرة تحت ضغط ودرجات حرارة تحاكي الظروف داخل غرف الصهارة في أعماق قشرة الأرض.
تم تحليل العقيق المزروع في المختبر باستخدام التحليل الطيفي لامتصاص الأشعة السينية ، والذي يمكن أن يكشف عن تكوين المواد بناءً على الطريقة التي تمتص بها الأشعة السينية. تمت مقارنة النتائج مع العقيق المحتوي على تركيزات معروفة من الحديد المؤكسد وغير المؤكسد.
كشف هذا أن العقيق الذي ينمو من الصخور في ظروف مشابهة لظروف الأرض الداخلية لم يأخذ ما يكفي من الحديد غير المؤكسد لتفسير تسوس الحديد ومستويات الأكسدة التي شوهدت في الصهارة.
قال كوتريل: “هذه النتائج تجعل نموذج بلورة العقيق تفسيرًا بعيد الاحتمال للغاية لسبب تأكسد الصهارة من براكين القوس القاري واختزالها بالحديد”. “ظروف عباءة الأرض تحت القشرة القارية هي أكثر عرضة لتهيئة هذه الظروف المؤكسدة.”
قال الجيولوجي إن ما لا تستطيع نتائج الفريق فعله حاليًا هو تقديم فرضية بديلة لشرح تكوين القشرة القارية ، مما يعني أن النتائج تطرح في النهاية أسئلة أكثر مما تجيب.
“ما الذي يسبب أكسدة الحديد أو تآكله؟” سأل كوتريل. “إذا لم يكن الأمر متعلقًا بتبلور العقيق في القشرة ، فالأمر يتعلق بكيفية ظهور الصهارة من القشرة ، وماذا يحدث في القشرة؟ كيف تغيرت مكوناتها؟”
يصعب الإجابة على هذه الأسئلة ، لكن كوتريل يوجه حاليًا الباحثين في مؤسسة سميثسونيان الذين يدرسون فكرة أن الكبريت المؤكسد يسبب أكسدة الحديد تحت سطح الأرض.
نُشر بحث الفريق يوم الخميس (4 مايو) في المجلة علوم. (يفتح في علامة تبويب جديدة)
“متعصب للموسيقى. مستكشف متواضع جدا. محلل. متعصب للسفر. مدرس تلفزيوني متطرف. لاعب.”