لم يكن كوكب الأرض منذ نشأته هو ذلك الكوكب الأخضر الأزرق شديد الجمال والبهجة، بل إن ماضيه، كما أي ماضٍ آخر، مليء بأوقات من الحزن والعنف والدمار والتقلب. وكوكب الأرض عجوز جدا بعمر الكون، فقد تكون كوكب الأرض منذ 4.54 مليار عام، أي أن عمره هو ثلث عمر الكون والذي يبلغ عمره 13.8 مليار عام تقريبا. فماذا يخبرنا العلم عن نشأة الأرض؟

1
سحابة جزيئية

البداية كانت منذ حوالي 4.6 مليار عام، في سحابة جزيئية عملاقة Molecular cloud. انهار جزء من تلك السحابة على بعضه بسبب قوى الجاذبية المتركزة في قلبها Gravitational collapse والتي اختلت بسبب انفجار مستعر أعظم Supernova قريب من هذا المكان. وفي الجزء المنهار من تلك السحابة تجمعت أغلب المادة في منطقة مركزية ازداد فيها الضغط والحرارة لدرجة بدأت تفاعلات اندماجية، مكونة الشمس. والجزء الصغير المتبقى من السحابة المنهارة فبدأ في تكوين قرص كوكبي Protoplanetary disk يدور حول الشمس حديثة النشأة، يتكون من الأتربة والصخور والهيدروجين والهيليوم، وفي هذا القرص تكونت باقي عناصر المجموعة الشمسية من كواكب وكويكبات وأقمار ومذنبات.

صورة تخيلية لقرص كوكبي دوار
صورة تخيلية لقرص كوكبي دوار
صورة تخيلية لقرص كوكبي دوار

وتكون كوكب الأرض على مدار 10 لـ 20 مليون عام بطريقة تسمى النمو الالتحامي أو الازدياد Accretion. ففي القرص الكوكبي الذي يدور حول الشمس توجد مناطق ذات كثافة أكبر من غيرها، وتبدأ تلك المناطق بجاذبيتها الأقوى في جذب الغازات والمواد الأثقل من السحابة تجاهها لتكون بؤرة تزداد في الحجم مع الوقت وتزداد قوة جذبها أيضا. وأثناء دورانها حول الشمس تبدأ تلك البؤر في الاصطدام والالتحام لتكون أجسام ذات حجم أكبر، تستمر العملية لملايين السنين لتكون كوكبا كبيرا بحجم الأرض. وبهذه الطريقة تكونت جميع كواكب المجموعة الشمسية. وكانت المنطقة القريبة من الشمس ذات درجة حرارة عالية لا تسمح للغازات والجزيئات الخفيفة كالماء والميثان بالتجمع، ولذلك فقد تجمعت في تلك المنطقة المعادن الأثقل كالحديد والنيكل والسيليكا والألمونيوم لتكون الكواكب الصخرية، عطارد والزهرة والأرض والمريخ. وظلت تلك الكواكب تدور وسط سحابة من الغازات والأتربة حتى استقرت في مداراتها الحالية.

المجموعة الشمسية
المجموعة الشمسية
المجموعة الشمسية

خارج مدار كوكب المريخ يوجد ما يسمى خط التجمد Frost line، وهو الخط الذي تقل بعده تأثير حرارة الشمس ويبرد بعده الجو فيسمح للغازات بالتمجد وتكوين كريستالات غازية. وكانت كمية الغازات خارج هذا الخط مهولة جدا وتمثل حوالي 99% من كتلة المادة التي تدور حول الشمس. وسمح هذا لـلكواكب الغازية Jovian planets بالتكون بأحجام عملاقة، وهم المشترى وزحل وأورانوس ونبتون. وبعد تكون الكواكب بحوالي 3 ل 10 مليون عام كانت الرياح الشمسية قد خلصت المجموعة من بقايا الغازات والأتربة في القرص الكوكبي وطردها، ليصبح الفضاء بين الكواكب صافيا ويتوقف نمو الكواكب.

قلب الأرض
قلب الأرض
قلب الأرض

وأثناء مرحلة نمو الأرض كانت درجة حرارتها عالية جدا بسبب الاصطدامات المتتالية بالكويكبات وبسبب المواد المشعة. ولذلك كانت كل المعادن والصخور في حالة سائلة، وبسبب اختلاف الكثافة تجمعت المعادن الأثقل كالحديد والنيكل في قلب الكوكب بينما باقي المعادن الأخف كالسيليكون طفا على السطح. وبهذا أصبحت الأرض عبارة عن طبقات معدنية، كما تكون قلب الأرض الصلب Inner core المحيط به السائل سريع الدوران Outer core صاحب الفضل في المجال المغناطيسي للكوكب والذي يحميه حتى الآن من الآثار السيئة للرياح الشمسية.

المراحل المختلفة لكوكب الأرض:

5

على المقياس الزمني الجيولوجي يُقسم تاريخ الأرض لدهور eons، ويقسم كل دهر إلى حقب Eras، وتُقسم كل حقبة إلى عدة عصورperiods، ثم إلى فترات Epochs، ثم إلى مراحل Ages.

وأول دهر مرت به الأرض بعد نشأتها هو الدهر الجحيمي The Hadean eon. وسمي بذلك نسبة لهيدز إله العالم السفلي في الأساطير الإغريقية القديمة. واستمر لحوالي نصف مليار عام. وسمي بهذا الاسم لأن الأرض في تلك المرحلة كانت شديدة الحرارة وعنيفة بركانيا، هناك دلائل جيولوجية تثبت وجود ماء على سطح الأرض في هذا الدهر.

الدهر الجحيمي
الدهر الجحيمي
الدهر الجحيمي

وقرب نهاية الدهر ربما حصل الاصطدام الأعظم حسب نظرية Giant impact hypothesis، والتي تقول أن هناك كوكب صغير حديث التكون اصطدم بالأرض بعد تكون قشرتها وتسبب ذلك الاصطدام في تمزق وهروب جزء من قشرة الأرض وما تحتها وذلك لتكون القمر، التابع الوحيد لكوكب الأرض.

رسم تخيلي للاصطدام العظيم
رسم تخيلي للاصطدام العظيم
رسم تخيلي للاصطدام العظيم

ومع انخفاض درجة حرارة الأرض بعد انتهاء الدهر الجحيمي، بدأ الدهر السحيق، أو دهر البداية The Archean Eon والذي استمر لمدة 1500 مليون عام، منذ 4000 مليون حتى 2500 مليون عام. انخفضت درجة الحرارة في هذا الدهر كثيرا مقارنة بالدهر السابق، ولكن ما زال الغلاف الجوي خال من الأكسوجين اللازم للحياة والأوزون الذي يحمي الكائنات من ضوء الشمس. لكن رغم ذلك تقول الدلائل العلمية أن الحياة بدأت في ذلك الدهر منذ حوالي 3500 مليون عام، حيث وجدت حفائر من نوع من الجرافيت يُنتج حيويا فقط، في جرين لاند. كما وجد في أستراليا حفريات ميكروبية عمرها 3480 مليون عام. والأدلة تقول أن الحياة وقتها كانت في هيئة خلايا بكتيرية بدائية الأنوية Prokaryota، وكان بعضها يعتمد على التمثيل الضوئي الغير منتج للأوكسجين لتوفير الطاقة anoxygenic form of photosynthesis، ولا توجد أدلة على وجود خلايا متطورة ذات أنوية حقيقية eukaryotic وقتها.

خلال الدهرين الجحيمي والسحيق بدأ تكون القارات الأولية، وكونها ما يسمى بـالحمل الحراري لدثار الأرض Mantle convection. والدثار هو الطبقة السفلي تحت قشرة الأرض الصلبة. فعند انتقال تيار الحرارة من قلب الأرض لسطحها يتسبب في تحرك الدثار في نفس الاتجاه، كما تتكون صفائح تكنونية على سطح الأرض. ومع استمرار التدفق الحراري تبدأ أجزاء من الصفائح التكنونية في الانخفاض تحت بعضها بينما يعوضها من الطرف الآخر تجمد الدثار حولها. وهي عملية مستمرة حتى اليوم لكن بمعدل أبطأ بكثير. لكن في الدهرالجحيمي والسحيق كانت درجة حرارة الأرض عالية وكانت التبادل الحراري بين سطح الأرض وقلبها سريع وعنيف. وقشرة الأرض الأولى دُمرت تماما أثناء تلك العملية، في نهاية الدهر الجحيمي تكونت القشرة القارية الأولى والتي تمثل القلب الذي بنيت القارات الحالية، لكن يتبقى منها أجزاء على السطح تسمى Cratons وموجودة في كندا وشمال أفريقيا واستراليا.

الحمل الحراري لدثار الأرض
الحمل الحراري لدثار الأرض
الحمل الحراري لدثار الأرض

وهناك دلائل على أن المحيطات تكونت أيضا في الدهر السحيق، فمصدر كل المياة على كوكب الأرض هو اصطدام الكويكبات من الحزام الكوكبي الخارجي بالأرض أثناء بداية تكونها، وربما اصطدام المذنبات أيضا. وبسبب أن نشاط الشمس في بدايتها كان أقل من 70% من النشاط الحالي، تقول بعض النظريات أن سطح الأرض كان سيكون متجمد وذلك رغم النشاط البركاني والحراري في قلبها. لكن النظرية للغالية هي قول العلماء أن ثاني أكسيد الكربون والميثان في الغلاف الجوي كان لهم دور في تسخين سطح الأرض وتبخير كل الماء باعتبارهم من غازات الصوبة الخضراء Green House. ومع انخفاض درجة حرارة الأرض بدأت السحب في التكون وبدأت الأمطار في تكوين المحيطات بدأ منذ حوالي 4400 مليون عام. وفي المحيط بدأ تكون الحياة.

9

ثم جاء دهر الطلائع أو دهر الحياة الأولية Proterozoic eon والذي امتد لملياري عام، منذ 2500 مليون حتى 542 مليون عام تقريبا. ويطلق عليه مع الدهرين السابقين دهور ما قبل الانفجار الكامبري. وجاء بعده دهر البشائر Phanerozoic والذي بدأ بالانفجار الكامبري. وسنتحدث عنهما إن شاء الله في المقال القادم.


مصادر:

Formation and evolution of the Solar SystemHadeanArcheanTHE 25 BIGGEST TURNINGPOINTS IN EARTH’S HISTORY