מודלים חדשים מצביעים על כך שפגיעות חוזרות בתקופה ההדאית העבירו חום עמוק למעטפת, השאירו את הקרום דק, חלש ונייד ועיכבו את היווצרות היבשות היציבות עד שקצב הפגיעות ירד לפני כ־3.9 מיליארד שנה
במשך מאות מיליוני השנים הראשונות לקיומו, כדור הארץ לא היה עולם יציב שהקרום שלו התקרר בהדרגה עד שנוצרו יבשות. מחקר חדש מציע כי הוא היה נתון להפצצה חוזרת של אסטרואידים גדולים, שפגיעותיהם העבירו כמויות עצומות של חום אל מעטפת כדור הארץ והותירו את הקרום דק, חלש ונייד.
לפי המודלים שפיתחו חוקרים מאוניברסיטת קרטין, מאוניברסיטת קווינסלנד לטכנולוגיה ומאוניברסיטת מקווארי, פגיעות האסטרואידים היו אולי אחד הכוחות המרכזיים שעיצבו את כדור הארץ בתקופה ההדאית — פרק הזמן שלפני יותר מארבעה מיליארד שנה. ההשפעה לא הסתיימה ביצירת מכתש או בהתכה מקומית: החום חדר לעומק, עורר זרימה והתכה במעטפת והמשיך להשפיע על הכוכב במשך עשרות ואף מאות מיליוני שנים.
לא רק צלקת על פני השטח
כאשר אסטרואיד גדול פוגע בכוכב לכת, חלק מהאנרגיה שלו מועבר לפני השטח, אך חלק ניכר ממנה חודר אל שכבות עמוקות יותר. בכדור הארץ הצעיר, שהיה חם ממילא, התוספת הזאת הייתה עשויה לשנות את כל מאזן החום של הכוכב.
פרופ' טים ג'ונסון מאוניברסיטת קרטין, המחבר הראשי של המחקר, מסביר כי קל לחשוב על פגיעה כעל אירוע קצר שמשאיר צלקת ונעלם. אולם מערכת השמש הקדומה הייתה מלאה בהתנגשויות, והירח — שפניו העתיקים שומרים מכתשים רבים — מספק תיעוד ברור של התקופה האלימה הזאת.
המודלים מצביעים על כך שהחום מן הפגיעות השאיר חלקים גדולים מן הקרום במצב חלש ומותך חלקית. בתנאים כאלה סלעים מתקשים לשרוד לאורך זמן, והקרום עובר שוב ושוב התכה, ערבוב ומִחזור.
מעטפת חמה, מאגמה רבה וקרום שאינו מתייצב
המעטפת היא השכבה העבה שמתחת לקרום כדור הארץ. כאשר אנרגיית הפגיעה חיממה אותה, חומר חם מן המעטפת יכול היה לעלות, להפשיר ולהפיק כמויות גדולות של מאגמה.
פרופ' קרייג אוניל מאוניברסיטת קווינסלנד לטכנולוגיה, שהוביל את המחקר לצד ג'ונסון, אומר כי התוצאה אינה דומה לעולם שבו לוחות חזקים ויציבים נעים בדומה ללוחות הטקטוניים של ימינו. במקום זאת התקבל קרום חם, דק, חלש ונייד, שנמס ונבנה מחדש פעם אחר פעם.
התמונה הזאת עשויה להסביר מדוע כמעט שלא נותרו סלעים מן התקופה המשתרעת על פני כחצי מיליארד השנים הראשונות של תולדות כדור הארץ. לא בהכרח משום שמעולם לא נוצרו סלעים, אלא משום שהסביבה הפנימית והפגיעות החוזרות הקשו עליהם לשרוד.
הפרדוקס: הפגיעות עיכבו יבשות — אך גם סייעו להכין אותן
למרות ההרס והמִחזור המתמשך, החוקרים מציעים כי החימום מן הפגיעות תרם גם ליצירת קרום עשיר יותר בסיליקה. קרום כזה נחשב לשלב חשוב בדרך להיווצרות החומר שממנו נבנו בהמשך היבשות.
כלומר, אותה הפצצה שעיכבה את הופעתן של יבשות יציבות עשויה הייתה גם לייצר חלק מחומרי הגלם שלהן. הפגיעות שמרו את הקרום במצב משתנה ולא יציב, אך במקביל דחפו את הכימיה של הקרום לכיוון שהקל על היווצרות אזורים יבשתיים לאחר שהמערכת נרגעה.
מדוע 3.9 מיליארד שנה הוא תאריך חשוב?
הירח משמר טוב יותר מכדור הארץ את תולדות הפגיעות הקדומות, משום שפניו לא עברו טקטוניקה, בליה ומִחזור בקנה המידה המוכר בכדור הארץ. מן התיעוד הירחי עולה כי לפני כ־3.9 מיליארד שנה פחתה החשיבות הגלובלית של חימום כתוצאה מפגיעות.
בערך באותו זמן מתחילים להופיע בכדור הארץ שרידים משכנעים יותר של קרום יבשתי שנשמר לאורך זמן. החוקרים סבורים שהתיאום בין שני האירועים אינו מקרי: כאשר עוצמת ההפצצה ירדה, הקרום קיבל הזדמנות להתקרר, להתעבות ולשרוד.
הממצא אינו אומר שהאסטרואידים היו הגורם היחיד שקבע את התפתחות כדור הארץ. גם התפרקות רדיואקטיבית, אובדן חום פנימי, היווצרות האוקיינוסים, הרכב המעטפת ותהליכים טקטוניים מילאו תפקיד. אולם המחקר מציע שפגיעות גדולות היו רכיב מרכזי יותר מכפי שנהוג היה להניח.
כדור הארץ הקדום היה דינמי יותר מכפי שנראה
במקום כדור ארץ שהתקרר בהדרגה במסלול מסודר לעבר טקטוניקת הלוחות והיבשות המוכרות לנו, מתקבלת תמונה של עולם כאוטי: פגיעות גדולות, מעטפת מתחממת, מאגמה העולה אל פני השטח וקרום הנבנה ונהרס שוב ושוב.
המודל החדש מציע דרך לחבר בין שני ממצאים שעד כה היה קשה להסביר יחד: המחסור החריף בסלעים מן ההאדן והופעתו המאוחרת יחסית של קרום יבשתי יציב. הפגיעות החוזרות עשויות להסביר הן מדוע התיעוד הגאולוגי הקדום כמעט נמחק והן מדוע, לאחר ירידת קצב הפגיעות, החלו היבשות להישמר.
שאלות ותשובות
מהי התקופה ההדאית?
התקופה ההדאית, או האדן, היא הפרק הקדום ביותר בתולדות כדור הארץ, מן היווצרותו לפני כ־4.5 מיליארד שנה ועד לפני כ־4 מיליארד שנה בקירוב. כמעט שלא נותרו ממנה סלעים שלמים.
כיצד פגיעת אסטרואיד מחממת את מעטפת כדור הארץ?
האנרגיה הקינטית העצומה של האסטרואיד הופכת לחום, לזעזועים ולהתכה. חלק מן האנרגיה מועבר אל הקרום ואל המעטפת, גורם לחומר חם לעלות ומגביר יצירת מאגמה.
מדוע כמעט שלא נותרו סלעים מן התקופה הזאת?
לפי המחקר, הקרום היה חם, חלש ומותך חלקית ועבר מִחזור מתמשך. פגיעות חוזרות, התכה ופעילות פנימית מחקו או שינו חלק גדול מן הסלעים שנוצרו.
האם האסטרואידים יצרו את היבשות?
לא במישרין ולא לבדם. המחקר מציע שהחימום מן הפגיעות תרם ליצירת קרום עשיר יותר בסיליקה, שממנו התפתחו בהמשך היבשות, אך באותו זמן גם מנע מן הקרום להתייצב.
מה השתנה לפני כ־3.9 מיליארד שנה?
התיעוד הירחי מצביע על ירידה בחשיבות הגלובלית של חימום מפגיעות. בערך באותו זמן מתחיל כדור הארץ לשמר קרום יבשתי לאורך זמן רב יותר.
המאמר המדעי והפרסום המקורי
למאמר המדעי:
Impact heating and the hidden Hadean, כתב העת Science.
לפרסום המקורי של אוניברסיטת קרטין:
Asteroid assault made ancient Earth too hot and chaotic for continents to form.
עוד בנושא באתר הידען
- פגיעות אסטרואידים שינו משמעותית את פני השטח של כדור הארץ
- מכתשי אסטרואידים היו אולי מקלטים לחיים המוקדמים בכדור הארץ
- לפני 600 מיליון שנה, פגיעת אסטרואיד זעזעה את כדור הארץ
- אפריקה ממשיכה להיקרע: מדענים מצאו סימנים לכך שבקע טקטוני חדש מתפתח מתחת לזמביה
- בקע טורקנה באפריקה, ערש האנושות, נקרע מהר משחשבו
לפרסום המקורי: Curtin University
