اكتشف العلماء هذا العام بعضا من أكثر أسرار الأرض روعة، حيث وجدوا أنهارا مخفية وقطعا من القارات المفقودة وبقايا غابات مطيرة قديمة، وغاصوا في التاريخ القديم باستخدام أحدث التقنيات.
ونشر موقع “لايف ساينس” اهم الاكتشافات الجيولوجية التي هزت عالمنا في 2020:
انفجار تاريخي في يلوستون
وجد العلماء أن بقعة يلوستون الساخنة تتربص تحت الينابيع الحارة والينابيع الساخنة في الحديقة الوطنية، وقبل زهاء 9 ملايين عام، ثار البركان في انفجارين تاريخيين.
وبعد تحليل المسالك الصخرية البركانية القديمة والرواسب البركانية في المنطقة، كشف الفريق عن أدلة على ثوران بركان لم يكن معروفا من قبل، أطلقوا عليه اسم انفجار “مكمولين كريك” الفائق وبركان Grey’s Landing الفائق.
وحطم ثوران Grey’s Landing السجلات حيث اكتُشف أكبر ثوران بركان يلوستون الساخن على الإطلاق؛ قبل حوالي 8.72 مليون سنة، غطى الثوران ما يقرب من 8900 ميل مربع (23000 كيلومتر مربع) مما هو الآن جنوب ايداهو وشمال نيفادا، مع الحطام البركاني.
النقط المتوحشة بالقرب من نواة الأرض أكبر مما كنا نظن
تقع كتل صخرية بحجم القارة على حدود وشاح الأرض الصلب واللب الخارجي السائل، والآن يعتقد العلماء أنها قد تكون أكبر مما كنا نتخيله. ووفقا للتقديرات السابقة، فإن أكبر نقطتين سيبلغ ارتفاعهما 100 مرة أطول من جبل إيفرست، إذا تم سحبهما إلى سطح الكوكب.
ولكن بعد دراسة عقود من البيانات الزلزالية، يقدر العلماء الآن أن النقطة الكبيرة تحت المحيط الهادئ قد تكون في الواقع أكثر وحشية بكثير. وعلى سبيل المثال، اكتُشفت بنية جديدة على طول حافة النقطة التي يبلغ قطرها أكثر من 620 ميلا (1000 كيلومتر).
الجزر المفقودة في بحر الشمال تقاوم تسونامي هائل
منذ ما يقرب من 8000 عام، ضرب تسونامي سهلا بين بريطانيا العظمى وهولندا، وأغرق معظم المنطقة. ولكن الأبحاث تشير إلى أن بعض الجزر ربما صمدت في وجه تسونامي، ما وفر موطنا لبشر العصر الحجري لآلاف السنين. وعلى الرغم من أنها ظلت فوق سطح الماء لبعض الوقت بعد كارثة تسونامي، إلا أن ارتفاع مستوى سطح البحر أدى في النهاية إلى غمر الجزر بعد زهاء 1000 عام.
وأدرك العلماء أن الجزر المفقودة نجت من تسونامي فقط بعد جمع الرواسب من قاع البحر، بالقرب من المصب الإنجليزي الشرقي لنهر Ouse.
وكان قد ظهرت دراسة جديدة أن بعض الجزر القديمة المغمورة الآن تحت بحر الشمال نجت من موجات المد المدمرة قبل زهاء 8000 عام وربما لعبت دورا رئيسيا في عصور ما قبل التاريخ البشري في بريطانيا.
وتقترح الدراسة أن بعض أجزاء السهل القديم المعروف باسم Doggerland – الذي ربط بريطانيا العظمى بهولندا – صمد أمام تسونامي Storegga الهائل الذي غمر معظم المنطقة في نحو 6200 قبل الميلاد.
ونتج ما يسمى بتسونامي Storegga عن انهيار تحت الماء لجزء من الجرف القاري للنرويج، على بعد زهاء 500 ميل (800 كيلومتر) إلى الشمال. ولطالما اعتقد العلماء أن الموجة الشاهقة غمرت منطقة Doggerland الواقعة بين الساحل الشرقي لإنجلترا والقارة الأوروبية.
ولكن الدراسة الجديدة، التي تستند إلى عينات من الرواسب المغمورة أثناء رحلات السفن في بحر الشمال، توضح أن بعض أجزاء Doggerland نجت من موجات المد القديمة، وربما ظلت مأهولة بالبشر في العصر الحجري لآلاف السنين.
وإذا فعلت ذلك، فربما لعبت جزر Doggerland الباقية دورا في التطور اللاحق لبريطانيا، مثل إدخال الزراعة بعد زهاء ألف عام، كما قال المعد المشارك في الدراسة فينسينت غافني، عالم الآثار بجامعة برادفورد.
وقال غافني لـ “لايف ساينس”: “إذا كنت تقف على جزء من هذا الخط الساحلي في اليوم الذي حدث فيه ذلك، فسيكون يوما سيئا بالنسبة لك. ومع ذلك، هذا لا يعني أنها كانت نهاية Doggerland”.
منطقة Doggerland
ويعتقد العلماء أن منطقة Doggerland المغمورة بالمياه كُشف عنها من خلال تراجع الغطاء الجليدي الشمالي في نهاية العصر الجليدي الأخير منذ زهاء 12000 عام. وقبل نحو 10000 عام، كانت Doggerland عبارة عن منظر طبيعي من البحيرات والمستنقعات والأنهار والغابات. وربما كانت واحدة من أغنى مناطق صيد الأسماك في أوروبا في العصر الحجري الوسيط.
ويقود مشروع Lost Frontiers في أوروبا الجهود المبذولة للتحقيق في علم آثار Doggerland، وإعادة بناء المناظر الطبيعية القديمة كما ظهرت قبل أن تغرق تحت الأمواج.
وقال غافني إنهم اكتشفوا أنه بحلول وقت تسونامي Storegga، غُمر جزء كبير من Doggerland بالفعل تحت الماء بسبب الارتفاع البطيء في مستويات سطح البحر.
ولكن نواة رواسب ملحوظة من قاع البحر بالقرب من المصب الإنجليزي الشرقي لنهر Ouse، والمعروفة باسم الواش، تُظهر أن الأراضي بقيت فوق سطح الماء بعد سنوات عديدة من كارثة تسونامي – وتشير نماذج الكمبيوتر إلى أن مناطق أخرى قريبة نجت من الجزر المعزولة أيضا.
وأطلق الباحثون الآن على هذه الجزر اسم “أرخبيل دوجر”، ويُعتقد أن أعلى أجزاء المنطقة الوسطى المعروفة الآن باسم “DoggerHills” نجت أيضا من تسونامي Storegga، لتصبح “جزيرة دوجر”.
وعلى الرغم من أنها بقيت في البداية أرضا جافة، إلا أن جميع الجزر غرقت بعد أكثر من 1000 عام بقليل مع ارتفاع مستوى سطح البحر، بسبب ارتفاع درجة حرارة المناخ.
وقال غافني إن بعض أجزاء Doggerland ربما كانت أكثر ملاءمة للبشر بعد الدمار الذي خلفه تسونامي، وانحسار المياه.
وأوضح أن الجزر الباقية قد تحتوي على أدلة مبكرة على إدخال التقنيات الزراعية إلى بريطانيا، والتي يفترض أنها انتشرت هناك من القارة الأوروبية.
وفي الوقت الحالي، يعمل الباحثون في مشروع Lost Frontiers في أوروبا على إعادة بناء الجغرافيا القديمة لمنطقة Doggerland.
ويأملون في يوم ما بتحديد موقع مستوطنة تعود إلى العصر الحجري، وتظهر الجزر المغمورة الآن في أرخبيل دوجر كأحد أفضل رهاناتهم.
عمر نواة الأرض يبلغ نحو مليار سنة
قدر العلماء أن اللب الداخلي الصلب للأرض – كرة من الحديد يبلغ عرضها 1500 ميل (2442 كيلومترا) – تشكل على الأرجح منذ زهاء 1 مليار إلى 1.3 مليار سنة. ومن خلال إعادة إنشاء الظروف الموجودة في اللب على نطاق صغير جدا، تمكن الفريق من حساب المدة التي ستستغرقها كتلة من الحديد المنصهر لتتوافق مع الحجم الحالي للنواة. وتتماشى النافذة الزمنية التي تمتد لما يقرب من مليار سنة بشكل جيد مع التقلبات التاريخية في المجال المغناطيسي للكوكب، والذي نما بشكل ملحوظ بين مليار و1.5 مليار سنة مضت.
وقد يكون تبلور اللب الداخلي وفر هذا التعزيز للمغناطيسية، لأن العملية ستطلق الحرارة في اللب الخارجي السائل؛ تدفع الحرارة حركة متماوجة في السائل والتي بدورها تزود المجال المغناطيسي بالطاقة.
اكتشاف قطعة من قارة مفقودة تحت كندا
منذ حوالي 150 مليون سنة، انقسمت قارة مفقودة الآن إلى شظايا هائلة – واكتُشف مؤخرا جزء كبير واحد تحت كندا. وتوصل العلماء إلى هذا الاكتشاف أثناء دراستهم لنوع من الصخور البركانية الحاملة للماس، يسمى كيمبرلايت، والتي تم جمعها من زهاء 250 ميلا (400 كيلومتر) تحت جزيرة بافين في شمال كندا.
وتتطابق الكيمياء المعدنية للكمبرلايت مع تلك الموجودة في القارة المفقودة منذ فترة طويلة، ما يجعل موقع العينة أعمق نقطة تم العثور فيها على دليل القارة.
العثور على أنهار تحت الماء بالقرب من أستراليا
اكتشف العلماء هذا العام أنهارا ضخمة من المياه الباردة والمالحة التي تتدفق من الساحل الأسترالي إلى أعماق المحيط. وتتشكل الأنهار، التي وجد الباحثون أنها تستخدم مركبات تحت الماء مستقلة، عندما تفقد المياه الضحلة الحرارة بالقرب من الساحل خلال فصل الشتاء. ويجعل التبخر خلال أشهر الصيف هذه المياه الضحلة أكثر ملوحة من المياه العميقة، لذلك عندما تبرد، تغرق المياه الكثيفة والمالحة وتتحرك عبر المحيط كنهر تحت الماء.
وتمتد هذه الأنهار على بعد آلاف الأميال وتحمل المغذيات والمواد النباتية والحيوانية والملوثات إلى المحيط.
غابة مطيرة قديمة تحت جليد القطب الجنوبي
قد تكون أنتاركتيكا آخر مكان تتوقع أن تجد فيه بقايا غابة مطيرة قديمة، ولكن هذا بالضبط ما وجده العلماء تحت الجانب الغربي من القارة. واكتُشفت بقايا الغابة في قلب الرواسب التي حُفرت في قاع البحر بالقرب من Pine Island Glacier.
وبرزت طبقة من الرواسب داخل اللب، حيث اختلف لونها بوضوح عما حولها؛ وعند الفحص الدقيق، وجد العلماء الجراثيم وقطع النباتات المزهرة وشبكة من الجذور داخل الطبقة. ويعود تاريخ العينة إلى 90 مليون سنة، عند منتصف العصر الطباشيري، عندما كان مناخ القطب الجنوبي المتجمد الآن أكثر اعتدالا.
وفى عام 2017، أثناء رحلة استكشافية على متن RV Polarstern فى بحر Amundsen، حفر الباحثون عميقا فى الأرض تحت قاع البحر فى غرب أنتاركتيكا، بالقرب من موقع جبال Pine Island وThwaites الجليدية، وعلى بعد نحو 900 كيلومتر فقط من القطب الجنوبى
ويقول الجيولوجى يوهان كلاجيس من معهد ألفريد فيجنر، مركز Helmholtz للبحوث القطبية والبحرية فى ألمانيا: “خلال التقييمات الأولية على متن السفن، لفت انتباهنا اللون غير العادى لطبقة الرواسب، وأشارت التحليلات الأولى إلى أنه على عمق 27 إلى 30 مترا تحت قاع المحيط، حيث وجدنا طبقة مكونة فى الأصل على الأرض، وليس فى المحيط“.
ولم يقم أحد بسحب عينة من العصر الطباشيرى من الأرض، من مثل هذه النقطة الجنوبية على الكرة الأرضية، ومع ذلك، لا يمكن للباحثين أن يكونوا مستعدين لما سيكشفه الفحص الأدق باستخدام الأشعة المقطعية المحوسبة (CT).
وبالعودة إلى اليابسة، وصفت عمليات المسح شبكة معقدة من جذور النباتات المتحجرة. ووجدت التحليلات الميكروسكوبية أيضا دليلا على حبوب التلقيح والجراثيم، وكلها تشير إلى البقايا المحفوظة لغابة مطيرة قديمة كانت موجودة فى القارة القطبية الجنوبية منذ 90 مليون سنة تقريبا، قبل دهور من تحويل المشهد إلى مقاطعة جرداء من الجليد.
ويقول عالم الحفريات القديمة أولريش سالزمان من جامعة Northumbria فى المملكة المتحدة: “تشير بقايا النباتات العديدة إلى أن ساحل غرب أنتاركتيكا كان، فى ذلك الوقت، غابة مستنقعات معتدلة كثيفة، تشبه الغابات الموجودة فى نيوزيلندا اليوم“.
ووفقا لتقديرات الفريق، وبفضل الانجراف الزاحف للصفائح القارية، كان موقع الحفر أقرب إلى القطب الجنوبى بمئات الكيلومترات عندما كانت الديناصورات ما تزال تتجول. ثم، كما هو الحال الآن، يخضع القطب الجنوبى لأربعة أشهر من الظلام الدامس خلال فصل الشتاء. فكيف يمكن أن تزدهر هذه الغابات المطيرة القديمة، المحرومة من الشمس لفترة طويلة؟.
ولمعرفة ذلك، استخدم الباحثون النمذجة لإعادة بناء ما كان عليه المناخ القديم لهذه المنطقة الحرجية القديمة، استنادا إلى البيانات البيولوجية والجيوكيميائية الموجودة فى عينة التربة.
وكشفت المحاكاة أن مستويات ثانى أكسيد الكربون فى الغلاف الجوى خلال منتصف العصر الطباشيرى، كانت أعلى بكثير مما أدركه العلماء.
وفى هذه البيئة شديدة السخونة (بمتوسط درجة حرارة هواء سنوى يبلغ نحو 12 درجة مئوية أو 54 درجة فهرنهايت فى القطب الجنوبي)، كانت النباتات الكثيفة ستغطى القارة القطبية الجنوبية بأكملها، ولكانت الأغطية الجليدية التى نعرفها اليوم غير موجودة.
وهناك الكثير للبحث فى النتائج الجديدة، ولكن على الأقل، يوجد فهم أكبر بكثير للعلاقات العميقة بين تركيز ثانى أكسيد الكربون والمناخات القطبية فى عصور ما قبل التاريخ عندما كانت الديناصورات ما تزال تجوب الأرض.
وهذا درس تاريخى يمكن أن يحمل أهمية كبيرة لمستقبل الكوكب، بالنظر إلى الطريقة التى ترتفع بها مستويات ثانى أكسيد الكربون المعاصرة حاليا – وهو منحنى خطير يستدعى التسطيح، ونُشرت النتائج فى مجلة الطبيعة
دفن قاع بحر قديم على عمق 400 ميل تحت الصين
عُثر على قاع بحر اصطف في يوم من الأيام على امتداد قاع المحيط الهادئ، مدفونا على بعد مئات الأميال تحت الصين، حيث يستمر في الغوص نحو منطقة انتقال عباءة الأرض
ودُفع لوح من الصخر تواجد فوق الغلاف الصخري المحيطي، الطبقة الخارجية من سطح الأرض، للأسفل عندما اصطدم بصفيحة تكتونية مجاورة، فيما يسمى بحدث الاندساس. ولم يكتشف العلماء أبدا حدثا عميقا جدا تحت سطح الكوكب، على أعماق تتراوح بين 254 إلى 410 أميال (410 إلى 660 كم).
وعلى جانب اخر توصل العلماء إلى وجود كميات هائلة من المياه في طبقة الوشاح الأرضي. ورغم كونها حبيسة التركيبات الكريستالية للمعادن إلا أنها تساهم في الحفاظ على الحياة من خلال دورها في تحريك الصفائح التكتونية ونشوء البراكين وتوليد التربة.
وتغطي البحار والمحيطات نحو 70 بالمائة من سطح كوكبنا الأزرق، لكن هذا لا يشكل إلا جزءا من كمية المياه في كوكبنا، كما أكتشف العلماء مؤخراً. فقد توصل باحثون إلى أن الأرض تحتوي على محيط ضخم تحت سطحها، وهو من الأهمية بمكان بحيث لا يمكن تخيل الحياة على سطح الأرض من دونه. فمياه هذا المحيط في جوف الأرض لها أهمية كبيرة في تحريك الصفائح التكتونية ونشوء البراكين وتوليد التربة.
وفي هذا السياق تنقل صحيفة “الديلي ميل” البريطانية عن مايناك موخيرجي من جامعة فلوريدا الأمريكية قوله: “للأنشطة البركانية دور مهم في نشوء القشرة الأرضية، التي نعيش عليها”. وركز موخيرجي مع فريقه البحثي على دراسة العمق الذي يمكن أن يوجد الماء في الوشاح الأرضي، وهي طبقة أرضية تحتية يبلغ سمكها نحو 4000 كيلومتر، وتوصلوا إلى نتائج مذهلة. إذ يجري الماء إلى عمق 600 كلم بفعل ضغط معدن البروسيت
وبحسب موقع مجلة “فوكوس” الألمانية، يمكن أن يساهم هذا الاكتشاف في قياس حجم المحيطات في باطن الأرض. ويعتقد العلماء أن كمية الماء الموجودة في طبقة الوشاح الأرضي تعادل المياه الموجودة في بحار العالم ومحيطاته مجتمعة، أي أنها تبلغ حوالي 1.5 بالمائة من وزن الأرض.
لكن الموقع الألماني يشير في الوقت ذاته إلى أن دراسة أخرى أكدت أن العمق الذي يصله الماء في باطن الأرض يمكن أن يزيد عن 600 كلم. فقد قام الباحث في جامعة نورث ويسترن الأمريكية ستيف جاكوبسون بتحليل قطعة ألماس قذفها بركان في البرازيل قبل ملايين السنين، واكتشف الفريق العلمي أنه يحتوي على إيونات الهيدروكسيد، الذي لا يمكن له أن ينشأ إلا في الماء، وهذا يدل على أن الماساة تكونت في الغلاف السفلي من جوف الأرض.
وقال جاكوبسون لمجلة “نيو ساينتيس” العلمية: “بعد تحليلنا نعتقد أن الماء يمتد إلى عمق 1000 كلم في باطن الأرض”، وهذا يعادل طبقة الوشاح الأرضي السفلى، أي نحو ثلث الطريق إلى لب الأرض المكون من المعادن.
وأفادت دراسة منشورة في مجلة “نيجر” أن هذا المحيط العملاق يقبع تحت ضغط عال للغاية وتصل درجة حرارته إلى 1530 درجة مئوية، ما يجعل الماء حبيس التركيبات الكرستالية للمعادن.
إحياء صفيحة تكتونية مفقودة
أعاد علماء بناء صفيحة تكتونية رقميا، وأظهروا أن حركتها أدت على الأرجح إلى ظهور قوس من البراكين في المحيط الهادئ منذ نحو 60 مليون سنة. وفي الماضي، جادل بعض الجيوفيزيائيين بأن الصفيحة، المعروفة باسم القيامة، لم تكن موجودة أبدا. ولكن إذا كانت موجودة بالفعل، فإن الصفيحة كانت ستدفع تحت القشرة الأرضية منذ عشرات الملايين من السنين.
لذلك باستخدام إعادة بناء الكمبيوتر، عكس العلماء هذه الحركة، وسحبوها تقريبا مع لوحات قديمة أخرى إلى السطح. ووجدوا أن القيامة ستلائم قطعة أحجية مثالية، شرق لوحتين تدعى كولا وفارالون، وأن حافتها تتطابق مع الأحزمة البركانية القديمة في ولاية واشنطن وألاسكا.
الهيكل المرجاني الشاهق
اكتُشفت أول شعاب مرجانية منفصلة منذ أكثر من 100 عام، وهي أطول من مبنى إمباير ستيت. ويبلغ ارتفاع برج المرجان 1640 قدما (500 متر) من القاعدة إلى الحافة، ويقف بحرية بالقرب من بقية الحاجز المرجاني العظيم قبالة ساحل أستراليا. ويبلغ طول الهيكل الشبيه بالشفرة ميلا واحدا (1.5 كم) عند قاعدته، وتبلغ قمته زهاء 130 قدما (40 مترا) تحت سطح البحر.
ويعتبر الحاجز المرجاني العظيم (Great Barrier Reef) في استراليا أكبر نظام للشعاب المرجانية في العالم، وهو يتألف من أكثر من 2,900 من الشعاب المرجانية، وأكثر من 900 جزيرة تغطي مساحة 344 ألف كم مربع. وهي أحد عجائب الدنيا الطبيعية السبع الحديثة، وأحد مواقع التراث العالمي لليونسكو، واكبر هيكل طبيعي من الكائنات الحية في العالم. وفيما يل معلومات وحقائق عن الحاجز المرجاني العظيم و كل ما تريد معرفته.
أين يقع الحاجز المرجاني
يقع الحاجز المرجاني العظيم في بحر المرجان قبالة الساحل الشمالي الشرقي لولاية كوينزلاند في أستراليا. مساحة الحاجز المرجاني تبلغ 344 ألف كم مربع. الكثير من الحاجز المرجاني العظيم محمي من قبل الحديقة البحرية للحاجز المرجاني، والتي تغطي أكثر من 3,000 كم من الشعاب المرجانية بالقرب من البر الرئيسي لأستراليا.
جيولوجيا الحاجز
التكوين الجيولوجي للحيد المرجاني طويل ومعقد نوعا ما، بدأت الشعاب المرجانية في التشكل قبل حوالي 58 مليون سنة عندما تشكل حوض بحر المرجان. ومع ذلك، بمجرد انتقال القارة الأسترالية إلى موقعها الحالي، بدأت مستويات سطح البحر في التغير وبدأت الشعاب المرجانية في النمو بسرعة ولكن تغير المناخ ومستويات سطح البحر بعد ذلك تسبب في نموها وتراجعها.
يعتقد العلماء أن هياكل الشعاب المرجانية قبل حوالي 600 ألف سنة مضت، لكنها توفيت جراء تغير المناخ. بدأت الشعاب المرجانية الحديثة قبل حوالي 20 ألف سنة، وقد كان نموها على بقايا الشعاب المرجانية القديمة.
المصدر: لايف ساينس
