كان هناك وقت في الماضي البعيد للأرض عندما قد تبدو الكوكب مختلفًا تمامًا عن العالم الذي نعرفه اليوم. بدلاً من المحيطات الزرقاء والقارات الخضراء، يعتقد العلماء أن الأرض كانت مغطاة تقريبًا بالكامل بالجليد. كانت الأنهار الجليدية تمتد عبر القارات، وكانت البحار المتجمدة تمتد من القطب إلى القطب.
تُعرف هذه الفترة الدرامية في تاريخ الأرض باسم "الأرض الكروية"، وهي فترة حدثت قبل مئات الملايين من السنين عندما انخفضت درجات الحرارة العالمية إلى مستويات منخفضة جدًا بحيث غطى الجليد معظم سطح الكوكب. على مدار عقود، حاول الباحثون فهم ليس فقط كيف بدأت مثل هذه التجمد الشديد، ولكن أيضًا كيف نجت الأرض في النهاية منه.
كان التفسير التقليدي يركز على البراكين. حتى خلال التجمد العالمي، كانت البراكين ستستمر في إطلاق ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. على مدى ملايين السنين، سيتراكم الغاز ببطء لأن التجوية الكيميائية - واحدة من العمليات الرئيسية التي عادةً ما تزيل ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي - كانت ستتوقف إلى حد كبير تحت الجليد. في النهاية، سيزداد الاحترار الناتج عن ثاني أكسيد الكربون المحبوس حتى يصبح قويًا بما يكفي لذوبان القشرة المتجمدة للكوكب.
ومع ذلك، تشير الأبحاث الجديدة إلى أن القصة قد تكون أكثر تعقيدًا.
يبحث العلماء الآن في عملية تُعرف باسم التجوية تحت الجليد، وهي شكل من أشكال التفاعل الكيميائي الذي يمكن أن يحدث تحت الأنهار الجليدية. حتى عندما يكون سطح الكوكب متجمدًا، فإن الصفائح الجليدية ليست ثابتة تمامًا. في قاعدتها، يمكن أن تحتك الأنهار الجليدية بالصخور الأساسية، مما ينتج جزيئات معدنية دقيقة. قد تتداول المياه الناتجة عن الضغط أو الحرارة الجيولوجية عبر هذه الصخور المطحونة، مما يسمح بحدوث تفاعلات كيميائية.
يمكن أن تزيل هذه التفاعلات ثاني أكسيد الكربون من البيئة عن طريق تحويله إلى معادن مذابة تدخل في النهاية المحيط. على كوكب أكثر دفئًا، تحدث عمليات مشابهة على اليابسة المكشوفة من خلال الأمطار وأنظمة الأنهار. ومع ذلك، تحت الأنهار الجليدية، قد تعمل نفس الكيمياء بهدوء ودون أن تُرى.
يقترح الباحثون الآن أنه خلال فترة الأرض الكروية، قد تكون التجوية تحت الجليد قد استمرت تحت صفائح جليدية شاسعة. إذا كان هذا هو الحال، فقد تكون العملية قد سحبت ببطء ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي حتى بينما كانت الانبعاثات البركانية تضيف المزيد منه.
كانت النتيجة توازنًا دقيقًا ولكنه مهم.
بدلاً من تراكم ثاني أكسيد الكربون بشكل مستمر حتى يسخن الكوكب بسرعة، قد يكون بعض هذا الغاز قد أزيل باستمرار من خلال التفاعلات الكيميائية تحت الجليد. وهذا يعني أن غلاف الأرض الجوي تراكم غازات الدفيئة بشكل أبطأ مما كان يُعتقد سابقًا.
بعبارة أخرى، قد تكون عملية هروب الكوكب من حالته المتجمدة قد استغرقت وقتًا أطول وتطورت بشكل أكثر تدريجية مما اقترحت النماذج السابقة.
تأتي الأدلة على هذه الفكرة جزئيًا من أدلة جيولوجية محفوظة في الصخور القديمة. تشير رواسب معدنية معينة إلى أن عمليات التجوية الكيميائية كانت نشطة حتى خلال الفترات التي من المحتمل أن تكون فيها الأنهار الجليدية قد هيمنت على السطح. كما تقترح النماذج الحاسوبية أيضًا أن البيئات تحت الجليد يمكن أن تدعم مستويات كبيرة من التفاعلات الكيميائية تحت الظروف المناسبة.
تضيف هذه الفكرة طبقة أخرى إلى فهم العلماء لنظام مناخ الأرض. إنها تشير إلى أنه حتى خلال واحدة من أكثر حالات المناخ تطرفًا التي يمكن تصورها، استمرت التفاعلات الدقيقة بين الصخور والمياه والجليد في التأثير على كيمياء الغلاف الجوي للكوكب.
قد تكون التجوية تحت الجليد قد لعبت أيضًا دورًا آخر. من خلال طحن الصخور تحت الأنهار الجليدية، كانت الصفائح الجليدية ستنتج كميات هائلة من الرواسب الدقيقة. عندما بدأ الكوكب في النهاية في الاحترار وتراجعت الأنهار الجليدية، قد تكون هذه الرواسب قد دخلت المحيطات، مما يؤثر على الكيمياء البحرية وقد يؤثر على تطور الحياة المبكرة.
يعتقد بعض العلماء أن نهاية فترة الأرض الكروية تزامنت مع تغييرات تطورية مهمة في حيوية الأرض. بينما لا يزال الاتصال مجالًا للبحث النشط، فإن التفاعل بين الجيولوجيا والمناخ والبيولوجيا خلال هذه الفترة يستمر في إثارة اهتمام الباحثين.
فهم هذه العمليات القديمة لا يتعلق فقط بإعادة بناء الماضي. تمثل فترة الأرض الكروية اختبارًا قاسيًا لكيفية تصرف المناخات الكوكبية تحت ظروف شديدة. من خلال دراسة كيفية تعافي الأرض من مثل هذه الحالة المتجمدة، يحصل العلماء على رؤى حول مرونة وتعقيد أنظمة المناخ.
تسلط الأبحاث أيضًا الضوء على مدى تطور قصة الأرض بعيدًا عن الأنظار. تحت الصفائح الجليدية، داخل الصخور المتصدعة، وداخل التفاعلات الكيميائية الصغيرة جدًا بحيث لا يمكن ملاحظتها مباشرة، يمكن أن تشكل العمليات البطيئة مصير كوكب كامل.
في حالة الأرض الكروية، قد تكون الكيمياء المخفية تحت الأنهار الجليدية قد أثرت بهدوء على توقيت ذوبان الكوكب العظيم.
في الوقت الحالي، يواصل العلماء تحسين نماذجهم وفحص السجلات الجيولوجية بحثًا عن مزيد من الأدلة. مع تقدم هذه الدراسات، قد تجلب وضوحًا جديدًا لأحد أكثر فصول المناخ دراماتيكية في تاريخ الأرض العميق - عندما كان العالم متجمدًا، ومع ذلك تحت الجليد، قد تكون التفاعلات الدقيقة قد ساعدت في كتابة مسار الكوكب نحو الدفء.
تنويه حول الصور الناتجة عن الذكاء الاصطناعي تم إنتاج الرسوم التوضيحية باستخدام الذكاء الاصطناعي وتعمل كتصويرات مفاهيمية.
تشمل وسائل الإعلام الرئيسية للتقارير:
Nature Geoscience ScienceAlert Phys.org New Scientist The Conversation