يرقد جزء من القشرة الأرضية الأولى، الذي يحتوي على الصخور الأقدم على الإطلاق، على شواطئ خليج هدسون في شمال شرق كندا، وتحديدا في تشكيل يُعرف باسم “حزام نوفواغيتوك غرينستون”.
ويتفق العلماء منذ سنوات على أن عمر هذه الصخور لا يقل عن 3.8 مليارات سنة، ولكن دراسة جديدة نشرت في مجلة ساينس تشير إلى أن عمرها قد يبلغ 4.16 مليارات سنة، مما يجعلها أقدم من أي صخور معروفة أخرى بنحو 160 مليون سنة، وربما الشاهد الوحيد المتبقي من “الدهر الجهنمي” ضمن تاريخ الأرض، أو المعروف باسم هاديان.
بين الشكوك والتأكيدات: رحلة تأريخ عمر الصخور
في عام 2008، أعلن جوناثان أونيل، الجيولوجي والأستاذ المساعد في جامعة أوتاوا الكندية، وزملاؤه أن صخور حزام نوفواغيتوك غرينستون قد تعود إلى 4.3 مليارات سنة، إلا أن أونيل قد أشار في تصريح للجزيرة نت إلى أن هذه النتائج قد قوبلت بتحفظ كبير من علماء آخرين.
وأوضح أونيل أن ذلك بسبب اعتماد الدراسة على التأريخ الإشعاعي باستخدام نظائر الساماريوم والنيوديميوم، بدلا من معدن الزركون الذي يُعد المعيار الذهبي لتأريخ الصخور نظرا لاستقراره عبر الزمن.
وتكمن صعوبة الاعتماد على الساماريوم في أنه يتحلل إلى النيوديميوم عبر مسارين مختلفين وهما طريق الساماريوم-146 إلى النيوديميوم-142، بعمر نصف قصير نسبيا يقارب 96 مليون سنة، وطريق الساماريوم-147 إلى النيوديميوم-143، بعمر نصف طويل يمتد إلى تريليونات السنين.
ويعرف عمر النصف بأنه الوقت اللازم لتحلل نصف كمية مادة مشعة أو ليفقد العنصر المشع نصف نشاطه الإشعاعي. بمعنى آخر، إذا كان لديك 100 غرام من عنصر مشع، فإن عمر النصف هو المدة التي يتبقى بعدها 50 غراما فقط منه، بعد أن تحللت الذرات الأخرى إلى عناصر مختلفة.
ويقول أونيل: “اقترحنا في عام 2008 أن عمر الصخور البركانية 4.3 مليارات سنة بالاعتماد على تحلل الساماريوم-146 إلى النيوديميوم-142، ولكن الاعتماد على تحلل الساماريوم-147 إلى النيوديميوم-143 يُعطي عمرا أصغر يتراوح بين 3.3 و3.8 مليارات سنة، وهو السبب الرئيسي وراء الجدل الدائر حول عمرها”.
منهجية جديدة تقلب الموازين
يفسر أونيل للجزيرة نت أنّ التباين في عمر الصخور بالاعتماد على المسارين المختلفين للتأريخ الإشعاعي ناتج عن تشوه في السجل الإشعاعي، إذ إن التحلل للنظير ذي نصف العمر الطويل ما زال نشطا حتى اليوم، ويمكن أن يكون حساسا لكل حدث حراري شهدته الصخور على مدار تاريخها.
ويضيف:” أثناء التحلل، يمكن للمسار طويل العمر أن يعيد ضبط نفسه جزئيا أو كليا لإعطاء أعمار أصغر ظاهريا، في حين يصعب جدا التأثير على المسار قصير العمر لكون التحلل انتهى بالفعل بعد مرور 4 مليارات سنة”.
ولتجاوز هذه الإشكالية، لجأ الفريق إلى الصخور التي تشكّلت لاحقا بعد اختراق صهارة من طبقة الوشاح قشرة الأرض القديمة، وبما أن هذه التكوينات النارية أحدث من الصخور الأصلية، فإن تأريخها يحدّد العمر الأدنى لحزام نوفواغيتوك غرينستون.
واللافت أن تأريخ هذه الصخور باستخدام كلا المسارين الإشعاعيين أعطى نتائج متطابقة: 4.16 مليارات سنة، مما يعزز بشدة فرضية أن صخور حزام نوفواغيتوك غرينستون ترجع إلى الدهر الجهنمي وهي الأقدم على الإطلاق حتى اليوم.
ويتوقع أونيل أن يجد معارضة في الوسط العلمي لهذا الاكتشاف هذه المرة أيضا بزعم أن العمر القديم هذا ناتج عن اختلاط بصخور القشرة الأولى التي لم تعد موجودة، ولكنه يؤكد أنه للحصول على النتيجة نفسها باستخدام كلا المسارين الإشعاعين فلا بد أن يكون الاختلاط حصل بدقة تامة: في الوقت المناسب، وبالكميات المناسبة، وبنسبة نظائر دقيقة جدا.
وبهذا الصدد يقول أونيل:” يتطلب الأمر أيضا حَدَثي اختلاط يؤثران فقط على صخور محددة في حزام نوفواغيتوك غرينستون، ليس هذا سيناريو مستحيلا لكنني أعتبره مستبعدا للغاية والبديل البسيط هو أن الصخور قديمة جدا!”.
أهمية هذا الاكتشاف
يُعتقد أن الأرض بدأت في الانقسام إلى صفائح تكتونية قبل نحو 3.8 مليارات سنة، وهو ما أدى إلى طمر القشرة القديمة تحت السطح وتعرضها للتحوّل الحراري والكيميائي، ولكن أجزاء من القشرة القديمة نجت من هذا المصير في المناطق البعيدة عن حواف الصفائح، ويُعد حزام نوفواغيتوك غرينستون من أبرز هذه المناطق، إذ ظل بمعزل نسبيا عن التشوهات الكبرى محتفظا بسجل جيولوجي فريد من نوعه.
يرى أونيل أنه، وإلى جانب القيمة الزمنية لهذا الحزام، قد يحمل أدلة حاسمة لفهم بدايات كوكبنا، لكونه يرجع لأول 500 مليون سنة من عمر الأرض، إذ يساعدنا على فهم كيفية تشكّل القشرة الأرضية والقارات الأولى وما العمليات الجيوديناميكية التي ساهمت بذلك والظروف البيئية المحيطة.
إلى جانب ذلك، فإن بعض صخور هذا الحزام تشكلت من ترسيب مواد من مياه البحر، وقد تساعد في إعادة بناء كيمياء المحيطات الأولى، ودرجة حرارتها، وربما الغلاف الجوي في تلك الحقبة، بل حتى الكشف عن أقدم آثار للحياة على كوكبنا.
من الجدير بالذكر أنه وبرغم أهمية هذا الاكتشاف فإن مستقبل الأبحاث في هذه المنطقة يواجه صعوبات كثيرة، فقد تم إغلاق الموقع أمام المزيد من الحفريات بعد أن أدى جمع العينات على مدى السنوات الماضية إلى الإضرار بالمنطقة.