לפני מיליארדי שנים, האוקיינוסים לא היו חמים כפי שמניחים לעתים קרובות, אלא טמפרטורת המים שלהם הייתה נמוכה הרבה יותר. זו המסקנה של צוות מחקר מאוניברסיטת גטינגן וממרכז המחקר הגרמני למדעי הגיאוגרפיה בפוטסדאם.
2 צפייה בגלריה
סלעי משקע כימיים בני כ-550 מיליון שנים, הידועים בשם צ'רט, שנוצרים ממי ים ומשרידי אורגניזמים המפרישים סיליקה
(צילום: Michael Tatzel)
המדענים ניתחו סלעי צ'רט (chert) - סלעי משקע קשים ודקים שנוצרים ממי ים ושרידי יצורים המפרישים סיליקה. באמצעות "קפסולות זמן" אלה, הצוות הראה שיחסי איזוטופ החמצן נקבעים על ידי התקררות כדור הארץ המוצק ותלויים פחות בטמפרטורות מי הים. ממצאי המחקר פורסמו בכתב העת Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS).
נשאלות השאלות כיצד ייתכן שסלעי הצ'רט העתיקים - מהתקופה שלפני 3.85-2.5 מיליארד שנים - מועשרים כל כך באיזוטופ החמצן הקל יותר (חמצן-16)? ואיזה מידע מתעדות קפסולות זמן יקרות אלה על ההיסטוריה של כדור הארץ? כדי לחקור את התעלומה רבת השנים הזו, בחן צוות המחקר סלעי צ'רט בני 550 מיליון שנים (בקירוב) מדרום-מזרח סין. דגימות אלו מתעדות כי לאחר שקיעת משקעי הבוץ, סלעי הצ'רט מתגבשים מאות מטרים מתחת לפני כדור הארץ, ומתעדים את טמפרטורות המים בעומק האוקיינוס - ולא את הטמפרטורה של מי האוקיינוס שמעליהם.
ממצא זה עורר את הרעיון שיחסי איזוטופי חמצן יכולים להיות תלויים בזרימת החום מפנים כדור הארץ - זווית חדשה לחלוטין על התעלומה הישנה. "החישובים שלנו מראים שכאשר זרימת החום גבוהה יותר, שיעור החמצן-16 הופך גבוה יותר, מכיוון שהתגבשות מחדש מתרחשת בטמפרטורות גבוהות יותר ובכך מי הים מועשרים בחמצן-16", הסביר ד"ר מייקל טאצ'ל מהמרכז למדעי הגיאוגרפיה של אוניברסיטת גטינגן.
בכך, נפתרת התעלומה מדוע יש חלק גדול מאיזוטופי החמצן הקל יותר בסלעי הצ'רט העתיקים, שכן זרימת החום על כדור הארץ הקדום הייתה בערך פי 2 מהערכים המודרניים. "ברור שסלעי הצ'רט אינם מהווים תיעוד מדויק של טמפרטורות מי הים בעבר. יחד עם זאת, הממצאים שלנו מובילים לכך שאנו צריכים לפרש איזוטופים של חמצן בסלעי הצ'רט בצורה חדשה לגמרי", אמר טאצ'ל. "אני חושב שממצאי המחקר הזה יפתחו את הדלת לכמה פיתוחים חדשים ומעניינים בשנים הקרובות, מכיוון שההבנה שלנו על אפקט זרימת החום תאפשר שחזור מדויק יותר של טמפרטורות מי ים בזמן גיאולוגי רחוק. בנוסף, נוכל לפענח את המבנה התרמי וההיסטוריה הטקטונית של אגני משקעים קדומים", הוסיף פטריק פרינגס ממרכז המחקר הגרמני למדעי הגיאוגרפיה בפוטסדאם, שנמנה על מחברי המחקר.
ההשפעה המחושבת של זרימת חום על איזוטופי חמצן בסלעי צ'רט, פירושה גם שסלעי המשקעים העתיקים ביותר מסוג זה, שהינם קלים מבחינה איזוטופית, מעידים על אקלים ממוזג/מתון עד חם בכדור הארץ הקדום - כך שאין סבירות גבוהה להיותם של מימי האוקיינוסים חמים באותה העת, כפי שהעריכו עד כה, ולכן מדובר במסקנה מרכזית להבנת התפתחות החיים על כדור הארץ.
