نظرية جديدة تشرح كيفية وصول الذهب والبلاتين والمعادن الثمينة الأخرى إلى وشاح الأرض

اكتشف العلماء أول سيناريو قابل للتطبيق من الناحية الجيوفيزيائية لتفسير وفرة بعض المعادن الثمينة في وشاح الأرض، بما في ذلك الذهب والبلاتين.

ويقول العلماء في جامعة ييل ومعهد الأبحاث الجنوبي الغربي (SRI) إن قصة المعادن الثمينة تبدأ باصطدامات عنيفة لأجسام كبيرة في الفضاء، وتستمر في منطقة نصف منصهرة من وشاح الأرض، وتنتهي بإيجاد المعادن الثمينة مكانا غير متوقع للراحة أقرب بكثير إلى سطح الكوكب مما توقعه العلماء.

ويقدم جون كوريناجا، أستاذ علوم الأرض والكواكب في كلية الآداب والعلوم بجامعة ييل، وسيمون مارشي، الباحث في معهد الأبحاث الجنوبي الغربي في بولدر، كولورادو، تفاصيل هذه الدراسة في مجلة Proceedings of the National Academy of Sciences.

وتوفر نظريتهم الجديدة إجابات محتملة على الأسئلة العالقة حول الطريقة التي وجد بها الذهب والبلاتين والمعادن الثمينة الأخرى طريقها إلى الجيوب الضحلة داخل وشاح الأرض بدلا من أن تكون عميقة في نواة الكوكب. وعلى نطاق أوسع، تقدم النظرية الجديدة رؤى حول تكوين الكواكب في جميع أنحاء الكون.

وأوضح كوريناجا: "إن بحثنا هو مثال جيد لتحقيق اكتشاف غير متوقع بعد إعادة النظر في الحكمة التقليدية".

وأثبتت الأبحاث الحديثة التي أجراها العلماء في جميع أنحاء العالم أن المعادن الثمينة مثل الذهب والبلاتين جاءت إلى الأرض منذ مليارات السنين بعد اصطدام الأرض الفتية بأجسام كبيرة بحجم القمر في الفضاء، ما ترك وراءها رواسب من المواد التي تم طيها إلى ما هي الأرض اليوم.

لكن عملية الامتصاص هذه ظلت غامضة إلى حد ما.

وبصرف النظر عن قيمتهما بسبب ندرتهما وجمالهما واستخدامهما في المنتجات عالية التقنية، فإن الذهب والبلاتين هما ما يُعرف بالعناصر "المحببة للغاية للحديد" (HSE)، تنجذب إلى عنصر الحديد إلى درجة أنه من المتوقع أن تتجمع بشكل كامل تقريبا في النواة المعدنية للأرض، إما عن طريق الاندماج مباشرة مع النواة المعدنية عند الاصطدام أو عن طريق الغرق بسرعة من الوشاح إلى النواة.

وبهذا المنطق، لم يكن من المفترض أن تتجمع عند سطح الأرض أو بالقرب منه. ومع ذلك فقد فعلت ذلك.

ويشير كوريناجا: "من خلال العمل مع سيمون، وهو خبير في ديناميكيات التأثير، تمكنت من التوصل إلى حل جديد لهذه المعضلة". وتتمحور نظرية كوريناجا ومارشي حول منطقة رقيقة "عابرة" من الوشاح، حيث يذوب الجزء الضحل من الوشاح ويظل الجزء الأعمق صلبا. ووجد العلماء أن هذه المنطقة تتمتع بخصائص ديناميكية غريبة يمكنها احتجاز المكونات المعدنية المتساقطة بكفاءة وتوصيلها ببطء إلى بقية الوشاح.

وتفترض نظريتهم أن هذا التسليم ما يزال مستمرا، مع ظهور بقايا المنطقة العابرة على أنها "مقاطعات كبيرة ذات سرعة قص منخفضة" (large low-shear-velocity provinces)، وهي شذوذات جيوفيزيائية معروفة في الوشاح العميق.

وقال مارشي: "تتشكل هذه المنطقة العابرة دائما تقريبا عندما يضرب اصطدام كبير الأرض المبكرة، ما يجعل نظريتنا قوية جدا".

وأكد الفريق أن النظرية الجديدة لا تشرح فقط الجوانب الغامضة سابقا للتطور الجيوكيميائي والجيوفيزيائي للأرض، ولكنها تسلط الضوء أيضا على النطاق الواسع من المقاييس الزمنية المشاركة في تكوين الأرض.

وأضاف كوريناجا: "أحد الأشياء الرائعة التي وجدناها هو أن ديناميكيات منطقة الوشاح العابرة تحدث في فترة زمنية قصيرة جدا - نحو يوم واحد - ومع ذلك فإن تأثيرها على تطور الأرض اللاحق استمر بضعة مليارات من السنين".