قام العلماء بفحص مئات العينات المأخوذة على طول التلال العالمية التي تحتوي على قشرة محيطية قديمة معاد تدويرها بكميات مختلفة. تلقت الأجزاء "المستنفدة" من التلال كميات أقل من "القشرة" العادية من القشرة المعاد تدويرها ، في حين تحتوي الأجزاء "المخصبة" على نسبة أكبر من القشرة المعاد تدويرها. الصورة من حساب : كارولين ماكنيل / National MagLab
in

الجيوكيميائيون يحلون لغز قشرة الأرض المتلاشية

قام العلماء بفحص مئات العينات المأخوذة على طول التلال العالمية التي تحتوي على قشرة محيطية قديمة معاد تدويرها بكميات مختلفة. تلقت الأجزاء “المستنفدة” من التلال كميات أقل من “القشرة” العادية من القشرة المعاد تدويرها ، في حين تحتوي الأجزاء “المخصبة” على نسبة أكبر من القشرة المعاد تدويرها. الصورة من حساب : كارولين ماكنيل / National MagLab

الحمد لله على قشرة الأرض: بعد كل شيء ، تلك الطبقة الصلبة الخارجية من كوكبنا تدعم كل شيء فوقها.

لكن الكثير مما يحدث أسفل تلك الطبقة يبقى لغزا ، بما في ذلك مصير أجزاء من القشرة التي تختفي مرة أخرى في الأرض. الآن ، كشف فريق من الجيوكيميائيين مقرهم في المختبر الوطني للمجال المغناطيسي العالي الذي يقع مقره في جامعة ولاية فلوريدا ، عن أدلة رئيسية حول مكان إخفاء هذه الصخور.

قدم الباحثون أدلة جديدة على أنه في حين أن معظم قشرة الأرض جديدة نسبيًا ، فإن نسبة صغيرة تتكون في الواقع من قطع قديمة غرقت منذ فترة طويلة في الوشاح ثم عادت إلى السطح في وقت لاحق. ووجدوا أيضًا ، استنادًا إلى كمية تلك القشرة “المعاد تدويرها” ، أن الكوكب يقوم بإخراج القشرة باستمرار منذ تكوينه قبل 4.5 مليار سنة – وهي صورة تتعارض مع النظريات السائدة.

تم نشر بحثهم في مجلة Science Advances.

قال مونير همايون ، أستاذ جيوكيميائي وأستاذ ماغلاب في قسم الأرض والمحيطات والغلاف الجوي في ولاية فلوريدا: “مثل عودة سمك السلمون إلى مناطق التفريخ ، تعود بعض قشرة المحيطات إلى أرض التكاثر ، وهي التلال البركانية التي ولدت فيها قشرة جديدة”. العلوم (EOAS). “استخدمنا تقنية جديدة لإظهار أن هذه العملية هي في الأساس حلقة مغلقة ، وأن القشرة المعاد تدويرها يتم توزيعها بشكل غير متساو على طول التلال.”

بالإضافة إلى همايون ، ضم فريق البحث باحث ماغلاب ما بعد الدكتوراه شوينج يانغ ، المؤلف الرئيسي للورقة ، ومدير مجموعة ماغلاب للجيوكيمياء ورئيس EOAS فنسنت سالترز.

تتكون القشرة المحيطية للأرض عندما تذوب صخور الوشاح بالقرب من الشقوق بين الصفائح التكتونية على طول التلال البركانية تحت سطح البحر ، مما ينتج البازلت. عندما تصنع قشرة جديدة ، فإنها تدفع القشرة القديمة بعيدًا عن التلال نحو القارات ، مثل حزام ناقل بطيء للغاية. في النهاية ، تصل إلى مناطق تسمى مناطق الاندساس ، حيث يتم إجبارها تحت صفيحة أخرى وابتلاعها مرة أخرى في الأرض.

لطالما افترض العلماء ما يحدث للقشرة تحت الانضغاطية بعد إعادة امتصاصها في بيئة الضغط العالي في وشاح الكوكب. قد يغرق أعمق في الوشاح ويستقر هناك ، أو يرتفع إلى السطح في أعمدة ، أو يدور عبر الوشاح ، مثل خيوط الشوكولاتة من خلال كعكة رخامية صفراء. قد ترتفع بعض هذه “الشوكولاتة” في نهاية المطاف ، وتذوب من جديد في حواف وسط المحيطات ، وتشكل صخرة جديدة لجولة عمل أخرى مدتها ملايين السنين في قاع البحر.

يدعم هذا الدليل الجديد نظرية “الكعكة الرخامية”.

لقد رأى العلماء بالفعل أدلة تدعم النظرية. تحتوي بعض البازلت التي تم جمعها من حواف وسط المحيط ، والتي تسمى البازلت المخصب ، على نسبة أعلى من بعض العناصر التي تميل إلى التسرب من الوشاح إلى الذوبان الذي يتكون منه البازلت ؛ البعض الآخر ، يسمى البازلت المنضب ، كان لديهم مستويات أقل بكثير.

ولإلقاء المزيد من الضوء على سر القشرة المختفية ، حلل الفريق كيميائيًا 500 عينة من البازلت التي تم جمعها من 30 منطقة من سلسلة التلال المحيطية. تم إثراء بعضها ، وبعضها استنفد والبعض الآخر بينهما.

اكتشف الفريق في وقت مبكر أن النسب النسبية من الجرمانيوم والسيليكون كانت أقل في ذوبان القشرة المعاد تدويرها مما كانت عليه في البازلت “البكر” الناشئ من صخر الوشاح المذاب. لذا طوروا تقنية جديدة استخدمت هذه النسبة لتحديد بصمة كيميائية مميزة للقشرة المتشعبة.

لقد ابتكروا طريقة دقيقة لقياس هذه النسبة باستخدام مطياف الكتلة في ماغلاب “MagLab” . ثم قاموا بتحليل الأرقام لمعرفة كيف اختلفت هذه النسب بين المناطق الثلاثين التي تم أخذ عينات منها ، متوقعين رؤية اختلافات من شأنها أن تلقي الضوء على أصولها.

في البداية لم يكشف التحليل عن شيء ملحوظ. وفي هذا الصدد ، تشاورت يانغ ، طالبة الدكتوراه ، مع مستشارها. اقترح همايون النظر في المشكلة من زاوية أوسع: بدلاً من مقارنة البازلت من مناطق مختلفة ، يمكنهم مقارنة البازلت المخصب والمستنفد.

بعد إعادة تحليل البيانات بسرعة ، شعر يانغ بسعادة غامرة لرؤية الاختلافات الواضحة بين مجموعات البازلت هذه.

اكتشف الفريق نسبًا أقل من الجرمانيوم إلى السيليكون في البازلت المخصب – البصمة الكيميائية للقشرة المعاد تدويرها – في جميع المناطق التي أخذوا عينات منها ، مشيرين إلى انتشارها الشبيه بكعكة الرخام في جميع أنحاء الوشاح. بشكل أساسي حلوا لغز القشرة المتلاشية.

وقال همايون إن ذلك كان درسا في فقدان الغابة للأشجار.

من خلال التعمق أكثر في الأنماط التي وجدوها ، اكتشف العلماء المزيد من الأسرار. استنادًا إلى كميات البازلت المخصب المكتشفة في التلال العالمية وسط المحيطات ، تمكن الفريق من حساب أن حوالي 5 إلى 6 بالمائة من عباءة الأرض مصنوعة من القشرة المعاد تدويرها ، وهو الرقم الذي يلقي ضوءًا جديدًا على تاريخ الكوكب كمصنع للقشرة  . كان العلماء يعرفون أن الأرض تطلق القشرة بمعدل بضع بوصات في السنة. ولكن هل فعلت ذلك باستمرار طوال تاريخها بأكمله؟

وقال همايون إن تحليلهم يشير إلى أن “معدلات تكوين القشرة لا يمكن أن تكون مختلفة جذريًا عما هي عليه اليوم ، وهو ما لم يكن يتوقعه أي شخص”.

لمزيد من المعلومات :

“Elemental constraints on the amount of recycled crust in the generation of mid-oceanic ridge basalts (MORBs)” Science Advances (2020). من هنا

What do you think?

Comments

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

Loading…

0

يمكن أن تصبح المواد الكيميائية المنبعثة في الهواء أقل خطورة ، وذلك بفضل صيغة الرياضيات المفقودة للقطرات

مكعب روبيك “Rubik” لتصنيع الموائع الجزيئية