מחקר חדש מציע כי תהליך הגעה של מים למעטפת כדור הארץ לפני יותר מ-3.1 מיליארד שנים עשוי להצביע על תפקוד תהליכי טקטוניקה מוקדמים יותר ממה שהאמינו עד כה
בשברירי הלבה שנמצאו במערב אוסטרליה, נחשפו סימנים כימיים שלא אמורים היו להופיע אלא אם כן ההיסטוריה של כדור הארץ מוקדם מידי לכזו תיאוריה. מחקר שנערך על שרשרת ההתפרצויות הוולקניות בעמק וונדו שבקרטון פליבארה, הראה כי המעטפת שהמיסה ליצירת הסלעים הללו הכילה מים ברמות שהן קרובות לאלו שנמצאות כיום באזורי התנזקות טקטונים, הרבה יותר מאשר הטמפקטה היבשה שהמעטפת הפרימיטיבית של העת העתיקה כן מצביעה עליה, ומה שמאתגר את ההשערה הרווחת שלובשת צורה של תהליך טקטוניקת הלוחות כפי שהכרנו עד כה.
המחקר, שפורסם בכתבי העת Nature Communications בהובלת גאוכימאי מאוניברסיטת אדלייד, עורך סריקה עדינה ומודע של הנתונים, ומדגיש כי החוקרים אינם מייחסים לרכסים אלה את תחילת הטקטוניקה המודרנית. הם מציעים מנגנון שונה ומוגבל יותר, ומודים כי המודלים שנתנו אינם הפתרון היחיד האפשרי על פי הנתונים.
הזהירות הזו היא שהופכת את הגילוי למעניין יותר—כי מועד ההתחלה של טקטוניקת הלוחות הוא שאלה שעדיין אינה פתורה סופית. בקרב מדעי כדור הארץ, סימני כימיה דמויי קשתות על פי רוב אינם יכולים לשמש הוכחה חד-משמעית לטרנספורמציה טקטונית, משום שסימנים דומים עשויים להיווצר בלי שוברי תת-השטח כיחידות עיקריות של תנועה טקטונית.
תהליך חדשני – "דריפדוקציה", ולא תהליך התת-השטח הידוע
בעולם של היום, מים נודדים אל תוך הפנים העמוק של כדור הארץ באזורי התת-השטח, שבהם לוחות טקטוניים נעשים דינמיים ומחליקים זה תחת זה, מושכים איתם סלעים רווי מים ומסייעים להיווצרות הרי הוולקניים במעגלי היבשה כמו חגורת האש סביב האוקיינוס השקט. Vandenburg תיאר את הרעיון המרכזי במאמר ההסבר שכתב בכותרתו של המחקר: מים מהאוקיינוס זולגים אל תוך סלעים אוקייניים ונתפסים בתוך מינרלים. הוספת המים האלו לסלעי המעטפת מפעילה השפעה די דומה לזו של מלח על רחובות קפואים—הורדת הטמפרטורה שמתחילה את תהליך ההתכה.
בעוד שכדור הארץ הקדום היה חם יותר, המרת הלוחות הייתה קשה יותר. לכן, החוקרים מציעים תהליך שהם מכנים "דריפדוקציה"—התפרקות קצרת טווח של ליתוספרה רוויית מים, שנשפכת ומושפעת על ידי סדקים, ללא היווצרות של גבולות לוחות חדשים וארוכי טווח. במילים פשוטות, לוחות קפואים וכבדים של סלעים קרירים יותר שוקעים אל תוך המעטפת החמה באירועים מקומיים בלי לייצר גבולות לוחות יציבים וארוגים, כפי שמתואר בהודעת העיתונות על הממצאים. כל "דריפה" מבעיתה מים אל תוך המעטפת, ומחוללת את ההתכה שמייצרת את סוגי הלבה השונים שמזכירים קשתות טקטוניות מודרניות.
Vandenburg הבעיר את דבריו בהודעה שמסרו מאוניברסיטת אדלייד, והדגיש שהמסקנה היא חלקית וממוקדת יותר, ואינה מעידה על תיאוריה כוללת של ההיסטוריה הטקטונית:
שלושה סוגי לבה, והחומיש שהכי משמעותי מבחינה מחקרית
בתוך שרשרת ההתפרצויות של וונדו, שנתאריך ל-בערך 3.13 עד 3.10 מיליארד שנים לפני זמננו, זוהו שלושה סוגי לבה עיקריים שמדגישים תהליכים מעוררי עניין כיום: לוהיטיים, קלצ-אלקליים ובוניניטיים. במיוחד הבוניניטים שמייצגים את החשובים כל כך להבנת ההיסטוריה של גבולות הלוחות. הם נוצרים כאשר מים נדחסים אל תוך סלעי מעטפת חמים, בדרך כלל בשלבים ראשוניים של תהליך תת-השטח, והדוגמאות מוונדו הן העתיקות ביותר שנמצאו עם מאפיינים אלו.
החוקרים אספו נתוני יסוד וכימיה של אבני סלע בעובי של 10 ק"מ, על פני תקופה של כ-30 מיליון שנה. המודלים הכימיים שהשתמשו בהם הוכיחו כי מגוון ההתפרצויות מצריך לפחות שני מקורות במעטפת עם היסטוריית דלדול שונה, ואשרר כי רמות המים הנדרשות לתהליך הלהבה בעזרת מים עומדות על רמות גבוהות יותר מאלה של מעטפת פרימיטיבית, ומגיעות כמעט לדרגות saturation של מים בתוך הרכב המעטפת המודרנית.
קרטון פליבארה הוא אחת מתוך מיעוט מקומות בעולם בהם שאריות סלעים בני כמעט 3.1 מיליארד שנים שורדות במציאות שבה אפשר לבצע ניתוחים כימיים כאלה. הקרטון הוא ליבה יציבה ועתיקה של יבשת, ששרד אוסמוזה במשך מיליארדי שנים של התנגשות, שבר-יריעה וגידול טקטוני. חשוב לציין שהשרשרת ההיסטורית של וונדו משתרעת באיזור של סלעים מ Mafic relatively unaltered, ומכילה ריכוזים של אלמנטים ניידים הנותנים לנו ביטחון במערכת ההערכות לכמות המים שהצטברה במהלך הזמן, מה שמאפשר את ההשערה לגבי המים שנמצאו שם.
הויכוח המדעי סביב ההשערה
מחקרים קודמים על אותם סלעים חדשים כבר הציגו את הראיות שהן תומכות בתהליך תת-השטח המודרני. המחקר שהובא כאן מציע תאוריה שונה בנוגע למה שנמצא, וההבדל מעיד על כך שהשאלות פתוחות ועדיין נידונות במעבדה המדעית. מחקרים אחרונים מבליטים את המורכבות: מחקרים על סלעי פרקיטרה בני 3.5 מיליארד שנה מציעים כי ייתכן והיבשות הקדומות של כדור הארץ התפתחו גם באזורים שטחיים ופחות תלויי תהליך תת-השטח, בעוד מחקרים אחרים מוונשיץ' ומדיסון תומכים בתזה שהתבססה על כימיה של יוזינים ב-"Jack Hills" שמאשרת את קיום תהליך תת-השטח גם לפני יותר מ-4 מיליארד שנים, והכל קורה לצד תהליכים אחרים שעדיין נשארים לדיון.
הגילויים עלו לדיון פומבי גם בעקבות פרסום המאמר בחודש יולי, ומאיזו סיבה דווחות סיכומים של ממצאים גם בספטמבר, והפכו לחלק מהשיח הציבורי באינטרנט. חשוב להבהיר שהמדע לא השתנה מאז הקיץ—אך ההבנות משתנות ומתעדכנות באופן רציף, והגישה שמוצגת כאן תומכת בהשערה כי מים הוזרמו אל תוך המעטפת תוך יצירת תהליכים בהיקף מוגבל יחסית, לפני כמיליארד ומעלה שנים, ופעילויות טקטוניות מוקדמות יותר ממה שתואר עד כה.
חשיבות ההבנה של מועד ההיווצרות של תהליכי טקטוניקת הלוחות
השאלה למה זה כל כך חשוב מעבר לתחום הגיאולוגיה טמונה במידע על תהליך יצירת כדור הארץ כמקום מתאים לחיים. תהליך תת-השטח הוא שמבנה את יצירת היבשות, משובח ומחדש את המעטפת, ומאזן את מחזור הפחמן הארוך-טווח שמצנן את פני השטח ומאפשר קיום חיים. אם תהליך זה התחיל בזמן מוקדם יותר—זה משנה את לוח הזמנים של ההיסטוריה של כדור הארץ ומתי הושבו התנאים להיווצרות החיים. אלו נקודות קריטיות שעלולות לשנות את ההבנה שלנו לגבי ההיסטוריה של הפלנטה והפוטנציאל שלה לתמוך באקולוגיה מורכבת.
החוקרים מציעים שייתכן וכך גם שאריות של קרחונים ואבנים רוויות מים שנוצרו בתהליכי דריפדוקציה במקומות לא קבועים על פני כדור הארץ, חזרו למעטפת פעמים רבות אחר כך, ובכך השאירו רק שאריות נדירות שהתמזגו למקומות קריטיים כמו הקרטון בפליבארה.
עבור קוראים בישראל או בארה"ב, הקשר הוא עקיף אך משמעותי. ההנחות הכימיות שהשתמשו להערכת רמות המים בלבה עתיקה אלה משמשות היום על מנת להבין יותר על התהליכים הפועלים בהרי הוולקניים המודרניים כמו קסקיידס והאליוטיאנים, שם כמות המים במעטפת משפיעה על עוצמת ההתפרצות. שיפור ההבנה בנוגע ל"סימני קשתות טקטוניות" יאפשר לנו להפריד בין סימנים אמיתיים לסימנים מטעים, ולשפר את ההיכרות עם תהליכי ההתפרצויות כיום.
מידע זה אינו משנה את דרגות הלהבות או הערכות הסיכון, אך מסייע בהערכת ההבדלים בין תיאוריות שונות באשר לראשית הטקטוניקה, ומספק פרספקטיבה על תהליכים שעשויים להשפיע על אופי ההתפרצויות הוולקניות של המודרניות. מה שחשוב הוא להמשיך בבדיקת ההשערות באמצעות מחקרים שמנסים לבדוק האם מודל ה"דריפדוקציה" מצליח לשחזר את הכימיה שצפו, או שמא קיימות תיאוריות אחרות יותר מתאימות.
