إعادة التفكير بمصدر المياه على الأرض

الأرض هي الكوكب الأزرق منذ 3.8 بليون سنة. حيث تقدم الصخور الرسوبية القديمة و الحمم البركانية (Lava) التي بردت واتخذت أشكال معينة مثل الوسائد دليلاً قاطعًا على وجود الماء السائل على سطح الأرض على الأقل حتى هذه المدة الطويلة. لكن كيف تشكّلت مياه المحيطات الوفيرة على الرغم من وجود كميات كبيرة من الصخور الجافة والقاحلة في المجرة. في المقابل استمر علماء الجيولوجيا بمناقشة نظريتين مهمتين.

في كانون الثاني عام 2017، أظهرت دراسة أن نوع من عنصر الروثينيوم( واحد من أهم المعادن الحديدية) الموجودد ضمن الغلاف الأرضي لديه علامة ذرية مختلفة بالنسبة للكويكبات المشتركة التي وجدت في النظام الشمسي الخارجي.

في عام 1974, اكتشف العلماء أن غلاف الأرض يحتوي على الكثير من المعادن الثمينة أكثر مما تتوقع مثل معدن البلاتين. هذه العناصر منجذبة طبيعيا نحو عنصر الحديد والغالبية منهم سُحب إلى باطن كوكب الأرض الحديدي القديم. هذا يعني أن الكويكبات ستضرب الأرض بعنف مما يؤدي لنشوء طبقة مادية إضافية للكوكب.

هذه الطبقة القشرية لا تحتوي فقط على المعادن الثمينة بل لديها مواد متطايرة، مثل الكربون والماء ويعرفان بوجودهما على نوع من أنواع الكويكبات باسم يدعى الصخور الكربونية.
لكن آخر الأبحاث جعلت من فرضية الماء المحصور ضمن الكويكبات أقل احتمالية لحدوثها.

في كانون الثاني عام 2017، أظهرت دراسة أن نوع من عنصر الروثينيوم( واحد من أهم المعادن الحديدية) الموجود ضمن الغلاف الأرضي لديه علامة ذرية مختلفة بالنسبة للكويكبات المشتركة التي وجدت في النظام الشمسي الخارجي.

يقترح هذا بأن الطبقة القشرية تأتي من النظام الشمسي الداخلي، حيث تكون المواد المتطايرة نادرة الوجود ولهذا السبب لم تكن الكويكبات المصدر الأساسي للمياه على سطح الأرض.

اقترحت أبحاث أخرى أن الماء كان موجود بغزارة على الأرض قبل الوصول إلى الطبقة القشرية للأرض. على سبيل المثال: هناك إثبات يقول بأن أقدم معدن أرضي (الزركون) قد تبلور من منابع الحمم البركانية الماغما متفاعلاً مع الماء السائل. يتراوح عمر هذه المعادن بين 4.1 و4.3 بليون سنة، لكن بالاعتقاد السائد أن الطبقة القشرية الأخيرة للأرض قد نشأت منذ حوالي 3.9بليون سنة مضت.

علاوة على ذلك، بسبب أن الكويكب يحوي المياه هذا لا يعني أنه لا يستطيع إيصالها إلى الأرض بنجاح. في الحقيقة، يصدق العلماء الآن فكرة أن الأرض خسرت من كتلتها أكثر مما اكتسبت من خلال تأثير الاصطدام العنيف للكويكبات القديمة وهي عملية معروفة بالارتطام أو تأثير التآكل.

وما يزال هذا مجرد افتراض غير مثبت لكن دراسة حديثة تتعلق بتأثير فوهة البركان Sudbury في كندا توصلت إلى إثبات بأن الاصطدام أدى لتداعي معظم العناصر المعدنية المتطايرة.

هذا يوضح بأنه كلما تطايرت أنواع المواد أكثر مثل الماء سيكون هناك خسارة لها في الفضاء بسبب تأثير الاصطدام. الدليل الأخير هو أن محيطات الكوكب تشكلت منذ زمن بعيد لذلك يوجد الكثير من عنصر الكلور على الأرض أكثر مما تتوقع.

إن النسبة من الماء السائل على الكوكب أعطت عنصر الكلور الخاصية كي يتفكك وبذلك سيساعد هذا التفكك على منع هدر المياه في الفضاء.

أخيراً، بخلاف رأي علماء الأرض، تناقش علماء الجيوكيمياء لمدة طويلة و أوضحوا بأن مياه محيطات الأرض لا تأتي من الثلج الموجود بالمذنبات لأنهم يحتووا بداخلهم على كميات مختلفة من الهيدروجين الثقيل (الديوتريوم).

إفراغ الغازات

تقترح كل هذه الإثباتات بأن مياه سطح الأرض أو (الغلاف المائي) بالحقيقة تراكمت بسبب تفريغ الغازات من الكوكب. أي أن الماء مخزن في غلاف الأرض على شكل مجموعات من الهيدروكسيل( ذرة هيدروجين مع ذرة أوكسجين) مشتركة مع معادن مثل ringwoodite. عندما تذوب الصخور في غلاف الأرض يتحلل الماء إلى الماغما. ترتفع بدورها الماغما باتجاه السطح وتبرد بعدها يقل الضغط و تتشكل البلورات ويُطرح الماء وينبعث على هيئة ضباب من خلال البراكين.

بهذه الآلية، من العمق إلى السطح يمكن أن يفرّغ الماء من الغازات. بالإشارة إلى الاختبارات أظهرت أن المعادن المتواجدة على عمق 150إلى 200 كيلومتر(90إلى 120 ميل) يمكن أن تحتوي على المياه لكن مؤخراً اقترحت التجارب العروض والمعطيات المتعلقة بالزلازل أن الماء يمكن أن يوجد على عمق 400 إلى 600 كيلومتر (250إلى 410 ميل) تحت سطح الأرض.

هناك معطيات جديدة من علماء يدرسون كيفية تشكل بلورات الالماس عميقاً تحت الأرض تقترح بأن الماء يمكن أن يخزن حتى عمق أبعد. هذا الإثبات الجديد من العمق الحقيقي للمعادن الموجودة بغلاف الأرض بالتأكيد يجعل فكرة أن مياه سطح الأرض تأتي من العمق أكثر احتمالاً لحدوثها. لكن علينا أن نفهم بأن المياه يمكن أن يعاد تشكيلها إلى غلاف الأرض.

ذلك يعني أنه يوجد توازن بين مياه المحيطات و المياه المخزنة في غلاف الأرض. نحن نستطيع فقط أن نخمّن كمية المياه التي لا زالت مخزنة في الأعماق البعيدة. ما نعرفه الآن بأن متوسط مياه سطح البحر مرتبط بأراضي القارات الذي شكل نسبة ثابتة خلال 4 بليون سنة. مما يفرض أن هناك دورة ثابتة لتوليد المياه و امتصاصها من قبل الغلاف الأرضي الذي ساعد بشكل ملحوظ على استمرارية الحياة خلال تاريخ هذا الكوكب.

ترجمة: ناجية الأحمد
تدقيق: أسمى شعبان

المصدر