ما سبب تحول الأرض إلى كرة ثلجية عملاقة قبل 700 مليون سنة؟

استخدم علماء الجيولوجيا الأستراليون نمذجة الصفائح التكتونية لتحديد السبب الأرجح وراء مناخ العصر الجليدي الشديد في تاريخ الأرض، منذ أكثر من 700 مليون سنة.

تساعد الدراسة، التي نشرت في مجلة الجيولوجيا، على فهم عمل منظم الحرارة المدمج في الأرض والذي يمنع الأرض من التورط في وضع الحرارة الزائدة، كما يوضح مدى حساسية المناخ العالمي لتركيز الكربون في الغلاف الجوي.

وقالت المؤلفة الرئيسية للدراسة، زميلة ARC Future، الدكتورة أدريانا دوتكيويتز: "تخيل أن الأرض متجمدة بالكامل تقريبًا". "وهذا ما حدث منذ حوالي 700 مليون سنة؛ كان الكوكب مغطى بالجليد من القطبين إلى خط الاستواء وانخفضت درجات الحرارة. ومع ذلك، ما هو سبب هذا كان سؤالا مفتوحا.

كيف تحولت الأرض إلى كرة جليدية؟

نعتقد الآن أننا حللنا اللغز: انخفاض تاريخي في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون البركانية، بمساعدة التجوية لكومة كبيرة من الصخور البركانية في ما يعرف الآن بكندا؛ وهي عملية تمتص ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.

المشروع مستوحى من الحطام الجليدي الذي خلفه التجلد القديم من هذه الفترة والذي يمكن ملاحظته بشكل مذهل في سلسلة جبال فلندرز في جنوب أستراليا.

دفعت رحلة ميدانية جيولوجية حديثة إلى سلسلة الجبال، بقيادة المؤلف المشارك البروفيسور آلان كولينز من جامعة أديلايد، الفريق إلى استخدام نماذج الكمبيوتر EarthByte بجامعة سيدني للتحقيق في السبب والمدة الطويلة بشكل استثنائي لهذا العصر الجليدي.

امتد العصر الجليدي الممتد، والذي يُطلق عليه أيضًا اسم التجلد الستورتي نسبة إلى المستكشف الاستعماري الأوروبي لوسط أستراليا في القرن التاسع عشر، تشارلز ستورت، من 717 إلى 660 مليون سنة مضت، وهي فترة سبقت وجود الديناصورات والحياة النباتية المعقدة على الأرض.

وقال الدكتور دوتكيفيتش: "لقد تم اقتراح أسباب مختلفة لتحفيز ونهاية هذا العصر الجليدي الشديد، ولكن الجانب الأكثر غموضا هو سبب استمراره لمدة 57 مليون سنة - وهي فترة زمنية يصعب علينا نحن البشر أن نتخيلها".

عاد الفريق إلى نموذج الصفائح التكتونية الذي يُظهر تطور القارات وأحواض المحيطات في وقت ما بعد تفكك قارة رودينا العملاقة القديمة. وقاموا بتوصيله بنموذج حاسوبي يحسب تفريغ غاز ثاني أكسيد الكربون من البراكين تحت الماء على طول حواف وسط المحيط، وهي المواقع التي تتباعد فيها الصفائح وتولد قشرة محيطية جديدة.

وسرعان ما أدركوا أن بداية العصر الجليدي الستورتيان ترتبط بدقة بانخفاض غير مسبوق في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون البركانية . بالإضافة إلى ذلك، ظل تدفق ثاني أكسيد الكربون منخفضًا نسبيًا طوال مدة العصر الجليدي.

وقال الدكتور دوتكيفيتش: "في هذا الوقت، لم تكن هناك حيوانات متعددة الخلايا أو نباتات برية على الأرض. إن تركيز الغازات الدفيئة في الغلاف الجوي تم تحديده بالكامل تقريبًا من خلال إطلاق غاز ثاني أكسيد الكربون من البراكين وعمليات التجوية الصخرية السيليكاتية، التي تستهلك ثاني أكسيد الكربون .