أسرار في صفائح باطن الأرض تكشفها دراسة جديدة

على مستوى الأحداث الحميدة إلى الكارثية، فإن التأثير الهائل لجسم بحجم المريخ اصطدم بالأرض منذ حوالي 4.5 مليار سنة يحتل مرتبة عالية جدًا: يُعتقد أنه أدى إلى حركة القشرة الصخرية المكسورة لكوكبنا، حسبما تشير دراسة جديدة.

ويُعتقد أيضًا أن تأثير ثيا، القاذف المعني، قد أدى إلى قذف الحطام الذي تجمع في القمر وزرع الأرض بالعناصر الأساسية للحياة.

لكن دور قطع حطام ثيا المحتمل في تكوين الصفائح التكتونية، وهي قطع القشرة التي تتمايل فوق الوشاح الطيني لكوكبنا، غير مؤكد إلى حد كبير.

في العام الماضي فقط، اكتشف العلماء دليلاً على ما يشتبهون به بثقة أكبر وهو بقايا ثيا داخل الأرض لتتناسب مع تلك الموجودة داخل القمر.

تم العثور على هذه النقط بحجم القارة لأول مرة في الثمانينيات، وتقع تحت المحيط الهادئ وأفريقيا، وكان يُعتقد سابقًا أنها إما نقاط ساخنة لدرجة الحرارة، أو “محيط” من الصهارة يقع عميقًا تحت محيطاتنا المائية، أو صفائح تكتونية قديمة غارقة.

الآن، تشير دراسة جديدة أجراها باحثون في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech) إلى أن ثيا قد يكون السبب في اضطراب هذا الوشاح ذاته وحركة الصفائح التكتونية على سطحه.

وقال تشيان يوان، عالم الجيولوجيا في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، والذي قاد الدراسة، لصحيفة واشنطن بوست: “إن الاصطدام العملاق ليس هو السبب الوحيد لوجود قمرنا، إذا كان الأمر كذلك، فهو أيضًا يحدد الظروف الأولية لأرضنا”.

بعد قيادة دراسة عام 2023 التي تصف كيف يمكن أن يكون جزء من ثيا قد غرق باتجاه قلب الأرض بعد الاصطدام ونجا حتى يومنا هذا، بدأ يوان وزملاؤه في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في فهم ما حدث بعد ذلك.

تشير الأدلة السابقة إلى أن الآليات الموجودة في وشاح الأرض المبكر والتي أطلقت عملية الاندساس، وهي العملية الجيولوجية التي تغوص فيها إحدى الصفائح التكتونية تحت أخرى في الوشاح أدناه، بدأت بعد 200 مليون سنة فقط من تأثير ثيا المزعوم – وسرعان ما تساءل العلماء عن كيفية حدوث ذلك.

“في هذه الدراسة، قام العلماء بإجراء نماذج الحمل الحراري للوشاح بأكمله لتوضيح أن أعمدة الوشاح القوية يمكن أن تنشأ، وتضعف الغلاف الصخري، وتبدأ في النهاية عملية الاندساس [حوالي] بعد 200 مليون سنة من الاصطدام العملاق،” يشرح يوان وزملاؤه في ورقتهم المنشورة.

تُظهِر نماذج النقط الغريبة، والمعروفة أيضًا باسم المقاطعات الكبيرة ذات سرعة القص المنخفضة (LLSVPs)، كيف أنتجت أعمدة الوشاح وبدأت عمليات الاندساس على مدار 111 مليون سنة. (يوان وآخرون، Geophys. Res. Lett.، 2024)

تشير عمليات المحاكاة التي أجراها الفريق إلى أن هذه الأعمدة قد نشأت في المقام الأول بسبب الزيادة في درجة الحرارة عند الحدود الأساسية للوشاح للأرض المبكرة نتيجة لأجزاء من ثيا التي تراكمت هناك.

وكان المساهم المحتمل الآخر هو النقط نفسها، وهي غنية بالحديد وكثيفة. إذا كانت بالفعل آثارًا مدفونة لثيا، كما تشير دراسة يوان لعام 2023، فمن المحتمل أنها تشبه المحتوى الجيولوجي للمريخ وتحتوي على عناصر منتجة للحرارة أكثر من الوشاح المحيط بها.

ووجد الباحثون أن الحرارة المنبعثة من النقط يمكن أن تؤدي إلى ظهور أعمدة قوية من المحتمل أن تستمر في إثارة حلقات عابرة من الاندساس مع تبريد الحدود الأساسية.

تتغير درجة الحرارة واللزوجة في عباءة الأرض المبكرة.

توضح النمذجة كيف تخترق الأعمدة الناتجة عن LLSVPs (ب) الغلاف الصخري (ج) وتذيب قشرة الأرض (د)، مما يؤدي إلى تكوين الصفائح التكتونية وبدء عملية الاندساس. (يوان وآخرون، Geophys. Res. Lett.، 2024)

لذا يبدو أن ثيا كان لها تأثير دائم، حيث شكلت التطور الجيولوجي للأرض من الداخل إلى الخارج.

لكن ليس كل الجيولوجيين متفقون على ذلك. لدى البعض تساؤلات حول كيف يمكن لمثل هذا الاصطدام العنيف أن يثير وشاح الأرض دون إعادة تدوير القشرة بأكملها.

اقترحت الأبحاث السابقة أيضًا أن الصفائح التكتونية تشكلت من خلال عمليات مختلفة تمامًا: إما تسخين الأرض وتوسعها إلى درجة تصدع قشرتها، أو، في اقتراح جامح آخر، تمزق السطح الصخري لكوكبنا بسبب قوى الجاذبية.

وقد تم نشر البحث في رسائل البحوث الجيوفيزيائية.