لقد مرت الأرض بالعديد من المراحل الجيولوجية، ولكن كان لها فترة واحدة بارزة: تمتع كوكبنا ببيئة استوائية حيث ازدهرت الطحالب والكائنات وحيدة الخلية لما يقرب من ملياري سنة. تغيرت الأمور بشكل جذري مع غرق الكوكب في حالة تجميد عميق.
ولم يكن من الواضح في السابق متى أصبحت الأرض متجمدة عملاقة. الآن، وجد الباحثون في جامعة كوليدج لندن أدلة في نتوء صخري في اسكتلندا يسمى تشكيل بورت أسكيج، والذي يظهر دليلاً على التحول من الأرض الاستوائية إلى الأرض المتجمدة قبل 717 مليون سنة. إنه يمثل بداية العصر الجليدي الستورتيان وسيكون الأول من اثنين “الأرض كرة الثلج“أحداث كان فيها معظم سطح الكوكب مغطى بالجليد. ويعتقد أن الحياة متعددة الخلايا بدأت في الظهور بعد ذوبان الأرض.
يعد هذا النتوء في تكوين بورت أسكيج، الموجود في جزر كارفيلو الاسكتلندية، فريدًا من نوعه لأنه يوفر أول دليل قاطع على وقت تجمد الأرض الاستوائية – وهو جدول زمني من حقبة دافئة إلى فترة باردة. وتفتقر الصخور الأخرى التي تشكلت خلال نفس الفترة في أجزاء أخرى من العالم إلى دليل على هذا التحول لأن الأنهار الجليدية القديمة أزالته إلى حد كبير.
“يحتفظ Port Ascaik بسجل كامل نسبيًا لـ “التجلد Sturdian” العالمي”. يذاكر نشرت مؤخرا في مجلة الجمعية الجيولوجية.
خلال أيام كرة الثلج
تُسمى الطبقة العميقة من صخور الكربونات الموجودة أسفل الصخور التي تشكلت أثناء التجلد الستورتياني بتكوين كارب إيليتش. وتنتمي هذه إلى فترة دونيان الاستوائية الدافئة، والتي بدأت قبل مليار سنة واستمرت حتى 717 مليون سنة مضت. تعد الصخور الأحدث في هذا التكوين دليلاً على الانتقال إلى “الأرض الكروية الثلجية” الأولى.
لماذا تحملت الأرض كل هذا البرد؟ أدى الانخفاض المفاجئ في الإشعاع الشمسي، الذي أدى إلى فصول شتاء طويلة بشكل خاص، إلى حدوث تأثير كرة الثلج. الإشعاع الأقل يعني تشكل المزيد من الجليد والمزيد من الجليد يعكس الكوكب بشكل أكبر، مما يعني إرسال المزيد من ضوء الشمس مرة أخرى إلى الفضاء ويستمر الكوكب في البرودة، مما يسمح بتكوين المزيد من الجليد.
ولتحديد متى بدأ هذا التبريد العالمي، جمع فريق البحث 11 عينة من الحجر الرملي من جزر كارفيلاخ وقاموا بتحليل الزركون الموجود في الحجر الرملي. يعتبر الزركون مفيدًا بشكل خاص في تأريخ التكوينات الصخرية لأنها غالبًا ما تكون قديمة قدم الصخور التي توجد فيها، وبعضها من أقدم المعادن على وجه الأرض. كما أنها تقاوم التحلل الكيميائي. ما يهم بشكل خاص فيما يتعلق بالزركون هو أنه يحتوي على اليورانيوم، الذي يتحلل ليتحول إلى رصاص بمرور الوقت. يمكن لكمية اليورانيوم المحولة إلى الرصاص معرفة مقدار الوقت الذي انقضى منذ تشكل الزركون.
شبكة
وباستخدام كل من الاستئصال بالليزر (نوع من التصوير بالليزر يكشف كيفية توزيع العناصر والنظائر في العينة) ومطياف كتلة البلازما، حدد الباحثون نسبة اليورانيوم إلى الرصاص. كان الوقت الذي استغرقه تحول اليورانيوم إلى الرصاص يتماشى مع تقديراتهم، التي استندت إلى دراسات سابقة قدرت، لكنها لم تؤكد، وقت بدء التجلد الجليدي في ستيرديان.
شيء آخر أخبرته الزركون الناتئي للباحثين هو أن التجلد الستورتيان استمر حوالي 58 مليون سنة. وقد أعقبها عن كثب التجلد المارينوي، ويُعتقد أنها استمرت 16 مليون سنة، وتُعرف هاتان المرحلتان “الأرض كرة الثلج” باسم الفترة المبردة. من المحتمل أن هذه الصخور الحاملة للزركون قد ترسبت بواسطة نهر جليدي متحرك أثناء تفكك قارة رودينيا العملاقة (التي سبقت بانجيا الأكثر شهرة).
يتم الآن تكوين Port Aske، كما يقول العلماء يذاكر“واحدة من أكثر السجلات سمكًا (حتى 1.1 كم) والسجلات الكاملة للتجلد المبرد.”
ولأن الأنهار الجليدية لم تزيل هذا التكوين، فقد تم أيضًا الاحتفاظ بسجل لإعادة تسخين الأرض. تختفي بلورات الزركون التي تكونت أثناء التجلد الستورثي تدريجيًا في الصخور الأحدث ويتم استبدالها بالزركون الذي يتكون بعد أن يبدأ الجليد في الذوبان. لذا، لا يوجد دليل على بداية التجميد العميق فحسب، بل هناك أيضًا دليل على ذوبان الجليد الذي بدأ منذ حوالي 635 مليون سنة.
مع ذوبان الجليد، بدأت الحياة المعقدة متعددة الخلايا في الظهور على الساحة خلال العصر الإدياكاري. يمكن أن يكون هناك أسباب كثيرة لذلك. وتشير الفرضيات إلى أن درجات حرارة مياه البحر ارتفعت، وأن وصول ضوء الشمس حفز عملية التمثيل الضوئي، وأصبح المزيد من العناصر الغذائية متاحًا أكثر من ذي قبل.
يعتقد العلماء المشاركون في دراسة Port Ascaik أن أي نوع نجت من العصر الكريوجيني واجه التحدي الأكبر بمجرد أن بدأ الجليد في الذوبان. لقد اعتادت هذه المخلوقات على البرد المستمر لملايين السنين، وتواجه الآن صراعًا للتكيف بأسرع ما يمكن أو مواجهة الانقراض.
ماذا عن الناجين؟ وانتهى بهم الأمر إلى أن يكونوا أسلافًا لجميع الحيوانات التي كانت موجودة على الإطلاق، بما في ذلك نحن.
مجلة الجمعية الجغرافية، 2024. معرف الهوية الرقمية: 10.1144/jgs2024-02
