كيف ساهم حجر نيزكي بتطوير أشكال الحياة على كوكبنا في بداياته؟

حجر نيزكي طور أشكال الحياة

اكتشف العلماء أن صخرة فضائية ضخمة، يقدر حجمها بحجم أربعة جبال إيفرست، اصطدمت بالأرض منذ أكثر من 3 مليارات سنة. وكان من الممكن أن يكون لهذا الاصطدام فائدة غير متوقعة لأقدم أشكال الحياة على كوكبنا حيث طور الحجر النيزكي أشكال الحياة. إن الحجر النيزكي S2، الذي يُعتقد أن كتلته أكبر بـ 50 إلى 200 مرة من كويكب تشيكشولوب (Chicxulub) الذي تسبب في انقراض الديناصورات، اصطدم بالكوكب قبل 3.26 مليار سنة.

وقد أجرى الباحثون عملًا ميدانيًا في جبال باربرتون ماخونجوا في جنوب أفريقيا للبحث عن أدلة في الصخور وكشف أسرار هذا التأثير الهائل. وجمع الفريق مجموعة من العينات وقام بتحليل تركيبات الصخور والكيمياء الجيولوجية لإعادة بناء ما حدث عندما ضرب الحجر النيزكي S2.

تلقي الدراسة، التي نشرت في مجلة (Proceedings of the National Academy of Sciences)، الضوء على تاريخ الأرض المبكر وكيف أثر الحجر النيزكي S2 على تطور الحياة.

محتويات المقال :

صحارى بيولوجية

مرحبًا بكم في الأرض البدائية، في الوقت الذي كانت فيه الحياة لا تزال في مهدها، وكان الكوكب مختلفًا تمامًا عن الكوكب الذي نعرفه. لم تتشكل أي حياة معقدة بعد، ولم يكن هناك سوى حياة وحيدة الخلية في هيئة بكتيريا وعتائق. وكانت المحيطات قاحلة بيولوجيًا إلى حد كبير، مع القليل من العناصر الغذائية لدعم أشكال الحياة الأكثر تعقيدا.

وقد تمت صياغة مصطلح “الصحراء البيولوجية” لوصف حقبة الدهر السحيق (Archean) التي استمرت من حوالي 4 مليارات إلى 2.5 مليار سنة مضت. خلال هذا الوقت، كان سطح الأرض لا يزال يتشكل، حيث أدى النشاط البركاني وحركات الصفائح التكتونية إلى إعادة تشكيل المشهد باستمرار. وكان الغلاف الجوي أيضًا مختلفًا تمامًا، حيث لم يكن هناك أكسجين يمكن الحديث عنه، وكان هناك مزيج سام من الغازات التي قد تكون قاتلة لمعظم أشكال الحياة الحديثة.

وعلى الرغم من هذه الظروف القاسية، استمرت الحياة، ويُعتقد أن هذه الكائنات الحية الدقيقة المبكرة لعبت دورًا حاسمًا في تشكيل كيمياء الكوكب وتمهيد الطريق لظهور أشكال حياة أكثر تعقيدًا.

اصطدامات متكررة

تميزت الأيام الأولى لكوكبنا بوابل من اصطدامات الكويكبات، حيث اصطدمت صخور فضائية عملاقة بالأرض بشكل متكرر. ويقول العلماء إن هذه الاصطدامات الضخمة، التي يزيد قطرها عن 10 كيلومترات، كانت ستضرب الكوكب كل 15 مليون سنة على الأقل. خلال الدهر السحيق ضرب الأرض ما لا يقل عن 16 نيزكًا عملاقًا.

ولكن العواقب المترتبة على أحداث الاصطدام هذه ليست مفهومة جيدًا. ونظرًا للتغير المستمر في جيولوجيا الأرض، حيث تغطي الأنشطة البركانية وحركة الصفائح التكتونية الحفر الضخمة، فمن الصعب العثور على دليل على ما حدث قبل ملايين السنين.

الكشف عن غضب الحجر النيزكي S2

وللكشف عن أسرار تأثير الحجر النيزكي S2، شرع الفريق في رحلة إلى جبال باربرتون ماخونجوا في جنوب أفريقيا. وتشتهر المنطقة بتاريخها الجيولوجي الغني، مع وجود أدلة على ثمانية أحداث تصادمية وقعت ما بين 3.6 مليار و3.2 مليار سنة. كانت مهمة الفريق هي البحث عن أدلة في الصخور من شأنها أن تكشف عن آثار تأثير النيزك S2 على الحياة المبكرة.

أخذهم بحثهم إلى الطبقات الرسوبية للصخور، حيث عثروا على جزيئات صغيرة من النيزك تسمى الكريات (spherules). تتشكل هذه الجسيمات الصغيرة المستديرة، والتي يمكن أن تكون زجاجية أو بلورية، عندما تضرب النيازك الكبيرة الأرض، وتشكل طبقات رسوبية في الصخور تعرف باسم الطبقات الكروية (spherule beds). ومن خلال تحليل تركيبات الصخور والكيمياء الجيولوجية، تمكن الفريق من إعادة بناء الجدول الزمني للأحداث التي تكشفت بعد اصطدام النيزك S2.

حافظت طبقات الصخور المحصورة بإحكام على جدول زمني معدني يحكي قصة الآثار المدمرة للتأثير. تضمن العمل الميداني للفريق المشي لمسافات طويلة في الجبال، ودراسة الهياكل الموجودة في الصخور، واستخراج عينات لمزيد من التحليل في المختبر. ستكشف البيانات التي جمعوها في النهاية عن النطاق الهائل لتأثير النيزك S2 وفوائده غير المتوقعة للحياة المبكرة على الأرض.

كيف طور حجر نيزكي أشكال الحياة على الأرض؟

عندما اصطدم النيزك الضخم S2 بالأرض قبل 3.26 مليار سنة، كان التأثير فوريًا ومدمرًا. اجتاح تسونامي هائل جميع أنحاء الكوكب. وكانت الحرارة الناتجة عن الاصطدام شديدة للغاية لدرجة غليان الطبقة العليا من المحيط. لقد تسبب الغبار الناتج عن الاصطدام في تعتيم السماء في غضون ساعات، حتى على الجانب الآخر من الكوكب. استمرت هذه العواقب الفوضوية لسنوات، بل لعقود، قبل أن يهدأ الغبار أخيرًا.

وكانت سحابة الغبار التي تشكلت سميكة للغاية لدرجة أنها حجبت ضوء الشمس، ومنعت الميكروبات من تحويل ضوء الشمس إلى طاقة. أي حياة على الأرض أو في المياه الضحلة كانت ستشعر بالآثار السلبية على الفور. وكانت الحرارة شديدة للغاية لدرجة أن الأمر استغرق سنوات حتى تبرد المحيطات وتتعافى الحياة. في النهاية، كان المطر ليعيد الطبقات العليا من المحيط، ويستقر الغبار.

لكن بيئة المحيطات العميقة كانت قصة أخرى. لقد تسبب التسونامي في تحريك عناصر مثل الحديد وجلبها إلى السطح. وفي الوقت نفسه، ساعد التآكل في غسل الحطام الساحلي إلى البحر وإطلاق الفوسفور من النيزك. وأظهر التحليل المختبري ارتفاعًا حادًا في وجود كائنات وحيدة الخلية تتغذى على الحديد والفوسفور بعد الاصطدام مباشرة.

كانت آثار الاصطدام S2 وحشية، لكنها مهدت الطريق أيضًا للتعافي السريع ونمو الحياة المبكرة على الأرض. أدى الانتشار الهائل للعناصر الغذائية في المحيط إلى خلق أرض خصبة لنمو الميكروبات. كان الأمر كما لو أن الحجر النيزكي S2 قد أسقط “قنبلة سماد” على الأرض، مما يوفر المكونات اللازمة لازدهار الحياة.

انقراض مفاجيء وازدهار الحياة

إن اصطدام الحجر النيزكي S2 وكويكب تشيكشولوب كان له عواقب مختلفة بسبب أحجام الصخور الفضائية والمرحلة التي كان الكوكب فيها عندما ضرب كل منهما. حيث ضرب الكويكب تشيكشولوب منصة كربونات (carbonate platform) على الأرض، مما أدى إلى إطلاق الكبريت في الغلاف الجوي. وشكلت الانبعاثات رذاذًا تسبب في انخفاض حاد وشديد في درجات حرارة السطح.

وبينما تسبب كلا الاصطدامين في انقراض مفاجيء، فإن الكائنات الحية الدقيقة القوية المعتمدة على ضوء الشمس في المياه الضحلة كانت لتتعافى بسرعة بعد اصطدام الحجر النيزكي S2 بمجرد أن تمتلئ المحيطات مرة أخرى ويستقر الغبار. لقد كانت الحياة خلال وقت اصطدام الحجر النيزكي S2 أبسط بكثير. الأمر يشبه تنظيف أسنانك في الصباح، قد تقضي على 99.9٪ من البكتيريا، ولكن بحلول المساء، تعود.