وجدت دراسة جديدة أن الأنهار الجليدية القديمة أعادت تشكيل سطح الأرض وغيرت كيمياء المحيطات، ما أدى إلى ظهور الحياة المعقّدة. شوهدت الجبال الجليدية المتكلسة من الأنهار الجليدية التوأم في العام 2013 قبالة ساحل غرينلاند.
منذ أكثر من نصف مليار سنة، على الأرض المتجمدة المغطاة بالجليد، حرّكت الأنهار الجليدية مكوّنات الحياة المعقّدة عبر جرف معادن الأرض، ثمّ ترسيبها في المحيط، وفق دراسة جديدة.
ومع انجراف الأنهار الجليدية الضخمة فوق الأراضي المتجمدة باتجاه البحر المغطى بالجليد مع مرور الزمن، جرفت الأرض تحتها، وحفرت الصخور من قشرة الأرض.
وأفاد باحثون أخيرًا، أنه عندما ذابت الأنهار الجليدية، أطلقت سيلًا من المواد الكيميائية الأرضية في المحيط. المعادن التي اجتاحت الأرض بواسطة هذه “المكنسة الجليدية” غيرت الكيمياء البحرية وغمرت المحيطات بالعناصر المغذية، التي يقولون إنها ربما شكّلت مدى تطوّر الحياة المعقدة.
استمرت هذه الفترة القديمة من التجميد العميق، المعروفة باسم عصر الطلائع الحديثة، أو “الأرض كرة الثلج”، من قبل حوالي مليار إلى 543 مليون سنة. خلال تلك الفترة، اندمجت الكتل الأرضية في قارة عملاقة: رودينيا، ثم انفصلت مجددًا.
وسكنت أقدم أشكال الحياة على الأرض، مثل الميكروبات، والبكتيريا الزرقاء، والإسفنج، والكائنات الحية التي تعيش في قاع البحر، المحيطات.
بعد نهاية عصر الطلائع الحديثة، بدأت مرحلة حياة أكثر تعقيدًا، مع أول ظهور لمخلوقات بحرية لديها قشرة قاسية مثل الدرع، والصدفيات والأشواك. وعزا العلماء هذه الطفرة التطورية إلى زيادة مستويات الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض، وفي مياه المحيطات الضحلة.
والآن، تشير الأبحاث المنشورة في مجلة جيولوجيا، إلى أنّ تدفق الأنهار الجليدية القديمة ربما كان له الدور المباشر بتشكيل التغيّرات الكيميائية في المحيط، التي كانت حاسمة بدورها لتطور الكائنات الحية المعقّدة.
توفر دراسة أرض كرة الثلج نافذة على ماضي كوكبنا، لكنها تقدم أيضًا رؤى قيّمة حول تغير المناخ الحديث، كما يقول مؤلف الدراسة الرئيسي الدكتور كريس كيركلاند.
وشرح أنّ “سجلنا الجيولوجي العميق يُشير إلى مدى تأثير تغيّر جزء من الأرض على جزء آخر. في الوقت الراهن، نختبر ارتفاعًا دراماتيكيًا بدرجات حرارة الكوكب، الذي يمثّل أزمة المناخ التي يغذيها الإنسان، وبسرعة مذهلة، مقارنة بهذه العمليات القديمة التي استغرقت ملايين السنين”.
وأوضح أنّ “هذه الوتيرة السريعة تحدّ من قدرة الأرض على تنظيم نفسها بشكل طبيعي، ما يؤكّد الحاجة الملحّة لمعالجة تغيّر المناخ الناتج عن النشاط البشري”.
من الأرض الكروية إلى الكواكب الدفيئة
معلوم أنّ حركة الأنهار الجليدية، أو التجلّد، تعمل على كشط الرواسب الأرضية ونقلها إلى المحيطات والبحيرات والأنهار، ما يشكل أساس الشبكات الغذائية المائية. إلا أنّ الباحثين السابقين الذين درسوا الأرض القديمة لم يكونوا متأكدين ممّا إذا كانت الأنهار الجليدية في عصر الطلائع الحديثة قد تحرّكت بالأساس، وأنّ كان ثمة ما يكفي لتآكل الأرض تحتها ونقل المعادن إلى البحر.
ولفت كيركلاند، الأستاذ بكلية علوم الأرض والكواكب في جامعة كيرتن ببيرث في أستراليا: “لقد تم الافتراض بأنّ التآكل الجليدي واسع النطاق للأجزاء الداخلية القارية قد نجم عن جليد ’ الأرض كرة ثلجية‘. إلا أنّ جوانب هذه الفكرة لم تكن واضحة، لأن هذا الجليد ربما لم يتحرك أو تحرًّك قليلاً أو حتى بالتأكيد تدفق بالفعل”.
الأنهار الجليدية
أدى التركيب المعدني للرواسب بمرحلة التجميد العميق القديم حين تدفقت الأنهار الجليدية نحو البحر، إلى تآكل قشرة الأرض، ويختلف جدًا عن تركيبة الرواسب اللاحقة عندما كان الكوكب دفيئة. ويمكن رؤية كهف فينغال بجزيرة ستافا يحتوي على أعمدة بازلتية.
وجد كيركلاند وزملاؤه الإجابات في اسكتلندا وأيرلندا الشمالية، حيث درسوا رواسب من التكوينات الصخرية التي يعود تاريخها إلى عصر الطلائع الحديثة. نظر الفريق إلى الزركون، وهي معادن متبلورة متينة جدًا، ويمكنها تحمل الأحداث الجيولوجية القاسية.
فالزركون يحتوي أيضًا على اليورانيوم، ومن خلال قياس مراحل اضمحلال اليورانيوم في الزركون، يستخدم الجيولوجيون المعادن ككرونومترات لدراسة ماضي الأرض.
وقام الباحثون بفحص الرواسب التي يعود تاريخها إلى الوقت الذي كانت فيه الأرض مغطاة بالجليد، ومن فترة “الأرض الدفيئة” بعد ملايين السنين عندما ذهب الجليد، ووجدوا أن التركيب المعدني لرواسب Snowball Earth يختلف بشكلٍ كبير عن الرواسب اللاحقة.
وقال كيركلاند: “لقد استعدنا أنماطًا مميزة في مجموعات هذه الحبوب المعدنية. في جوهر الأمر، تغيرت بصمة الحمض النووي لهذه الصخور الرسوبية”.
التجلّد النشط
يبدو أن النتائج تعزز فكرة التجلد النشط “إلى حد ما”، وفق الدكتور غراهام شيلدز، أستاذ الجيولوجيا في جامعة كوليدج لندن، غير المشارك في البحث الجديد، في حديثه، لكنّه علّق بأن الدراسة لم تتضمن بيانات من فترة جليدية كبيرة تسمى Marinoan، التي تمثّل نهاية مرحلة Snowball Earth.
كان شيلدز حذرًا أيضًا بشأن الربط المباشر بين التآكل الجليدي وتطور الحياة المعقدة، معلّلًا الأمر بأنه “تم اقتراح هذا الارتباط من قبل، لكنه مثير للجدل لأن الارتباط افتراضي وليس موضّحًا. إنّ التغيير الدراماتيكي في المناظر الطبيعية الذي تسبب بظهور حيوانات مجهرية فكرة رائعة، لكن الورقة تقدم فرضية حول التآكل الجليدي/ التجوية الجليدية التي يمكن اختبارها، بدلاً من حسم الجدل”.
ذوبان الأنهر الجليدية الكبيرة يغير المحيطات
احتوت الصخور من زمن Snowball Earth على معادن أقدم، إلا أنّ الأخيرة تعود إلى عصور معدنية عديدة، ما يُشير إلى أنّ الصخور تعرّضت للانكشاف والتآكل بمرور الوقت بسبب حركة تجريف الأنهار الجليدية.
أخبر هذا الدليل العلماء أنّ الأنهار الجليدية في عصر الطلائع الحديثة كانت متحرّكة، أمّا الصخور الأحدث، فتعود للحقبة عندما كانت الأرض الثلجيّة تذوب، فكان نطاقها أضيق من العصور المعدنية، وكانت الحبوب الأكثر هشاشة غائبة، ما يُشير إلى أنّ المياه المتدفّقة قد أذابت المواد التي تمّ طحنها سابقًا.
عند انحسار عصر الطلائع الحديثة، كان أحد التغيرات المعروفة في كيمياء المحيطات هو ارتفاع نسبة اليورانيوم.
حول هذا الأمر قال كيركلاند، إنّ أبحاثاً أخرى سبق أن فسّرت هذه الزيادة على أنها ناجمة عن ارتفاع الأكسجين في الغلاف الجوي، “غير أنّ بياناتنا تشير إلى أن وصول العناصر الكيميائية إلى المحيطات لعب أيضاً دوراً في ذلك”.
وأضاف: “إن العنصر المذاب” المفقود “في هذه الصخور يظهر مجددًا في التغيرات بكيمياء المحيطات في هذا الوقت”. ومن خلال رسم خرائط لهذه التغيرات في البيئات الأرضية والبحرية، “نقوم بتصوير انتقال العناصر الكيميائية عبر الأرض كنظام”.
وأفاد العلماء أن أحداث التجلد الكبرى حدثت مرتين بالحد الأدنى منذ 720 مليون إلى 635 مليون سنة. بحلول نهاية عصر الطلائع الحديثة، عندما بدأ الغطاء الجليدي للأرض في الذوبان، حدثت تحولات كيميائية كبيرة في الغلاف الجوي للأرض والمحيطات.
ولفت كيركلاند إلى أنّ “نهاية هذه العصور الجليدية تميّزت بالزيادات السريعة في الأكسجين بالغلاف الجوي والمحيطات، ربما بسبب التجوية المعزّزة للأسطح الصخرية المكشوفة وزيادة تدفق المغذيات إلى المحيط”. كان من الممكن أن تكون مثل هذه التغييرات قد غرست دورات المغذيات، وزوّدت الحياة الناشئة بالدفعة التي تحتاجها لتتطور إلى أشكال أكثر تعقيدًا.
