عمون - يعد الغلاف الجوي الأرضي مفتاحا للحياة، لكن الهواء على كوكبنا لم يكن دائما بهذا الشكل، وهو ما دفع العلماء لدراسة تلك الأحداث التي حولت بشكل كبير هذا التكوين الحاسم من الغازات.

وبحسب الدراسة الحديثة، فإن أول انفجار للأكسجين في الأرض نتج عن سلسلة من الانفجارات البركانية التي أحدثها تحول الصفائح التكتونية.

وتحركت قشرة الكوكب بطريقة أثارت تفاعلات كيميائية معينة، ما أدى إلى ارتفاع كبير في إنتاج الأكسجين، ووضع الأساس لحياة معقدة على كوكبنا.

ويمكن أن يساعد النموذج الجديد الذي طرحه فريق بقيادة جامعة رايس في شرح أهم الألغاز الجيولوجية القديمة، التي يتمثل أولها في حدث الأكسدة العظيم (GOE)، الواقع منذ نحو 2.4 مليار سنة، عندما ارتفعت مستويات الأكسجين بشكل حاد، ثم وقوع الحدث المعروف باسم Lomagundi Event، وهو التحول الكبير في أرصدة نظائر الكربون الذي حدث بعد نحو 100 مليون عام من الأول.

ويحتوي الكربون على ثلاث نظائر تحدث بشكل طبيعي، وهي متغيرات يمكن تمييزها استنادا إلى عدد النيوترونات التي تحتوي عليها.

وتعد نسبة نظائر الكربون-12، والكربون-13، أداة مفيدة لدراسة النظم الطبيعية والغلاف الجوي، لأن الخيارين يميلان إلى الحصول على مصادر مختلفة.

والغالبية العظمى من الكربون على الأرض، هو الكربون-12، ولكن خلال Lomagundi Event كان هناك ارتفاع مفاجئ في نظائر الكربون-13. وقبل الآن، كان من الصعب على العلماء الربط بين هذا الحدث والحدث الذي سبقه (حدث الأكسدة العظيم )، في فرضية واحدة متماسكة.

ويقول عالم الجيولوجيا جيمس إيغوتشي، من جامعة كاليفورنيا في ريفرسايد: "ما يجعل هذا الأمر فريدا، هو أنه لا يحاول فقط تفسير ارتفاع الأكسجين، إنه يحاول أيضا، شرح بعض كيمياء الجيولوجيا السطحية المرتبطة ارتباطا وثيقا، وهو تغيير في تكوين نظائر الكربون، التي لوحظت في سجل صخور الكربونات بعد وقت قصير نسبيا من حدث الأكسدة".

وكان يعتقد في السابق أن عملية التمثيل الضوئي هي المحرك الرئيسي لزيادة الأكسجين خلال حدث الأكسدة العظيم، حيث تضخ البكتيريا الزرقاء الأكسجين بمثابة نفايات.

لكن الدراسة الحديثة تقترح أن النشاط التكتوني المتزايد، أنتج مئات البراكين الجديدة قبل حدث الأكسدة العظيم ما أدى إلى ضخ كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في الهواء.

وأدى ذلك إلى ارتفاع درجة حرارة المناخ وتزايد هطول الأمطار وما تلاه من التجوية (وهي عملية تفتت وتحلل الصخور والتربة والمعادن على سطح الأرض).

وبدوره، أدى هذا إلى طفرة في البكتيريا الزرقاء والكربونات، مع إعادة تدوير هذا الكربون العضوي وغير العضوي الإضافي في قاع المحيط ليعود مجددا إلى وشاح الأرض، حيث تلتقي الصفائح التكتونية.

ومن خلال حسابات حدث Lomagundi Event، فإن التركيبة الكيميائية المختلفة للكربون العضوي وغير العضوي تعني أنها عادت إلى الظهور في أوقات مختلفة، وتشرح زيادة الكربون-13 مع وجود فجوة بـ100 مليون عام.

وعاد الكربون الغني بنظائر الكربون-13 المشتق من المواد غير العضوية الموجودة في الصخور الكربونية، إلى الظهور أولا من خلال البراكين التي تقع مباشرة فوق المناطق التي تتحرك فيها الصفائح المحيطية أسفل القارات.

وفي الوقت نفسه، ظهر الكربون-12، الغني بالمواد العضوية، في وقت لاحق، من خلال البراكين النشطة الأخرى، بعد ترسبه لملايين السنين في عمق طبقة الوشاح.

ساينس ألرت