גבישים זעירים שנחשפו בדרום אפריקה מכילים עדויות לתנועה פתאומית על פני כדור הארץ לפני 3.8 מיליארד שנים. גבישים אלה, שכל אחד מהם אינו גדול מגרגר חול, מראים שבסביבות אותו זמן, קרום כדור הארץ התפרק והחל לנוע - מבשר של תהליך המכונה טקטוניקת הלוחות.
הממצאים מציעים רמזים לגבי האבולוציה של כדור הארץ ככוכב לכת, ויכולים לעזור לענות על שאלות לגבי קשרים פוטנציאליים בין טקטוניקת הלוחות לאבולוציה של החיים, אמרה מחברת המחקר נאדג'ה דראבון (Nadja Drabon), פרופסור למדעי כדור הארץ וכוכבי הלכת באוניברסיטת הרווארד. "כדור הארץ הוא כוכב הלכת היחיד שיש בו חיים; כדור הארץ הוא הכוכב היחיד שיש בו טקטוניקת לוחות", אמרה דראבון.
בימינו, חלקים של קרום קשיח צפות על אוקיינוס צמיג וחם של מאגמה במעטפת, השכבה האמצעית של כדור הארץ. חלקי הקרום הללו נכרכים זה בזה, צוללים זה מתחת לזה, באזורים הנקראים אזורי ההפחתה, ודוחפים זה את זה למעלה, יוצרים הרים ורכסי אוקיינוס, מגרים הרי געש ומעוררים את רעידות האדמה המטלטלות את כדור הארץ באופן קבוע. שקיעת הלוחות הטקטוניים גם מייצרת סלעים חדשים באזורי הפחתה, המקיימים אינטראקציה עם האטמוספירה כדי לשאוב פחמן דו חמצני. תהליך זה הופך את האטמוספירה ליותר ידידותית לחיים ושומר על האקלים יציב יותר, אמרה דראבון.
אבל לא תמיד הדברים היו כך. כאשר כדור הארץ היה צעיר וחם, בתקופת האדן (לפני 4.6 עד 4 מיליארד שנים), כוכב הלכת היה מכוסה תחילה באוקיינוס של מאגמה ולאחר מכן, כשהכוכב התקרר, במשטח סלע מוצק. בדיוק מתי המשטח הזה נסדק וחלקים ממנו התחילו לזוז היה במחלוקת חריפה. מספר מחקרים מעריכים שטקטוניקת הלוחות החלה רק לפני 800 מיליון שנה, בעוד שאחרים מראים שמערכת זו היא בת 2 מיליארד שנה לפחות.
אבל מכיוון שכוכב הלכת ממחזר כל הזמן את הקרום שלו לתוך המעטפת, אין כמעט סלעים קדומים על פני השטח שיעזרו ליישב את הוויכוח. לפני מחקר זה, "סלעים בני בין 2.5 ל-4 מיליארד שנה מהווים רק 5% מהסלעים על פני השטח", אמרה דראבון. "ומוקדם מ-4 מיליארד שנה, אין סלעים שמורים."
זה השתנה ב-2018, כשדראבון ועמיתיה גילו גבישי זירקון במרבץ אבן החול הירוקה של דרום אפריקה, ברכס הרי ברברטון גרינסטון (Barberton Greenstone mountain range). הצוות מצא 33 זירקונים, שגילם נע בין 4.1 ל-3.3 מיליארד שנים. במחקר החדש, שפורסם ב-21 באפריל השנה בכתב העת AGU Advances, הצוות ניתח איזוטופים שונים, או גרסאות של יסודות עם מספר שונה של נויטרונים, באותם זירקונים קדומים, כמו גם בזירקונים רבים מזמנים ומקומות אחרים על פני כדור הארץ.
באיזוטופים, המדענים מצאו עדויות למעבר פתאומי לטקטוניקת הלוחות הפרימיטיבית המתוארכת לפני כ-3.8 מיליארד שנים. ממצא זה מצביע על כך שבאותו זמן, לפחות במקום אחד על פני כדור הארץ, החלה צורה פשוטה של הפחתה. האם זה קרה באופן גלובלי או לא עדיין לא נקבע, וסביר להניח ש"המנוע היעיל באמת של לוחות שנעים זה נגד זה" שקיים היום עדיין לא הופיע, אמרה דראבון.
ניתוח איזוטופים של יסודות כמו חמצן, ניאוביום ואורניום הראה גם כי סלעים מעל פני השטח החזיקו מים כבר לפני 3.8 מיליארד שנים, מה שמרמז על כך שהזירקונים היו נעולים בעבר בקרום אוקיינוס שהיה קבור בקרקעית הים הקדמוני. ואקסטרפולציה מהדגימות המוקדמות ביותר, מלפני 4.1 מיליארד שנים, מצביעה על כך שלפלנטה היה קרום מוצק לא מאוחר מ-4.2 מיליארד שנים, אמרה דראבון.
משמעות הדבר היא שים המאגמה של כדור הארץ נמשך רק עד סוף תקופת האדן. בעבר, "אנשים חשבו שכדור הארץ היה מכוסה רק באוקיינוס מאגמה עד לפני 3.6 מיליארד שנים", אמרה דראבון. המחקר החדש רומז כי אוקיינוס הלבה המותכת של כדור הארץ היה קיים לכל היותר כמה מאות מיליוני שנים לפני שנוצר הקרום המוצק, היא הוסיפה.
אז מה גרם למעבר הזה? תיאוריה אחת היא שטקטוניקת הלוחות פשוט הופיעה ברגע שכדור הארץ התקרר מספיק, היא אמרה. ייתכן גם שכמו כפית קינוח שמפצחת את החלק העליון של קרם ברולה, סלעי חלל מסיביים התנגשו בכדור הארץ וניפצו את הקרום שלו.
שאלה מסקרנת נוספת עוסקת באם המעבר של כדור הארץ לטקטוניקת הלוחות המוקדמת עזר איכשהו לחיים להתפתח, הוסיפה דראבון. בעוד עדויות מאובנים מוקדמות לחיים על פני כדור הארץ מתוארכות ללפני 3.5 מיליארד שנים, החתימות הכימיות של תהליכים ביולוגיים, שנמצאו ביחס של איזוטופי פחמן, קדומות עוד יותר. חלקן ניתן למצוא כבר לפני 3.8 מיליארד שנים - בערך באותו זמן הופיעה טקטוניקת הלוחות המוקדמת, אמרה דראבון.
מקורות:
