على الأرض البدائية هو مصطلح يستخدم للإشارة إلى ما كان كوكبنا خلال جلسته الأولى 1000 مليون سنة من وجودها. يشمل هذا الامتداد Hadic Aeon (4600-4000 مللي أمبير) و Eoarchic Era (4000-3600 مللي أمبير) من الدهر القديم (4000-2500 مللي أمبير). في الجيولوجيا ، الاختصار Ma (من اللاتينية ، mega annum) يعني ملايين السنين قبل الحاضر.
تشكل الدهر الحديث والعتيق والبروتيروزوي (2500-542 مليون سنة) عصر ما قبل الكمبري ، في إشارة إلى الصخور التي تشكلت قبل العصر الكمبري. لا تعتبر التقسيمات الفرعية لعصر ما قبل الكمبري وحدات طبقية رسمية ويتم تعريفها بشكل زمني بحت.
المصدر: pixabay.com
تشكيل الأرض البدائية
التفسير الأكثر قبولًا على نطاق واسع لأصل الكون هو نظرية الانفجار العظيم ، والتي بموجبها تمدد الكون من حجم أولي يساوي صفرًا (تتركز كل المادة في مكان واحد في لحظة ، وهو ما يسمى "التفرد") إلى وصلت إلى حجم ضخم منذ 13.7 مليار سنة.
كان عمر الكون بالفعل ما يقرب من 9 مليارات عام عندما تشكل نظامنا الشمسي والأرض المبكرة قبل 4.567 مليون سنة. يعتمد هذا التقدير الدقيق للغاية على التأريخ الإشعاعي للنيازك التي يعود تاريخها إلى النظام الشمسي.
تشكلت الشمس عن طريق انهيار منطقة غاز في الوسط بين النجوم. ضغط المادة هو سبب ارتفاع درجات الحرارة. شكل القرص الدوار للغاز والغبار سديمًا شمسيًا بدائيًا ، ومنه تأتي مكونات النظام الشمسي.
يمكن تفسير تكوين الأرض المبكرة من خلال "النموذج القياسي لتشكيل الكواكب".
يتراكم الغبار الكوني من خلال عملية تصادمات تراكمية ، أولاً بين الأجرام السماوية الصغيرة ، ثم بين الكواكب الجنينية التي يصل قطرها إلى 4000 كيلومتر ، وأخيراً بين عدد صغير من الأجسام الكوكبية الكبيرة.
ظروف الأرض البدائية
خلال تاريخها الطويل ، خضعت الأرض المبكرة لتغييرات هائلة في ظروفها البيئية.
كانت الظروف الأولية ، التي توصف بأنها شيطانية ، معادية تمامًا لجميع أشكال الحياة. تبرز درجات الحرارة التي جعلت جميع المواد الأرضية جزءًا من بحر من الصهارة ، والقصف بالنيازك والكويكبات والكواكب الصغيرة ، ووجود جزيئات مؤينة قاتلة ناتجة عن الرياح الشمسية.
بعد ذلك ، بردت الأرض البدائية ، مما سمح بظهور قشرة الأرض ، والمياه السائلة ، والغلاف الجوي ، والظروف الفيزيائية والكيميائية المواتية لظهور الجزيئات العضوية الأولى ، وأخيرًا نشأة الحياة والحفاظ عليها.
هادك ايون
تأتي معرفة Hadic Aeon من تحليل عدد صغير من عينات الصخور الأرضية (تشكلت بين 4031 و 4.0 مليون) ، مع استكمالها باستنتاجات تستند إلى دراسة النيازك والمواد السماوية الأخرى.
بعد فترة وجيزة من تكوين الأرض ، بالفعل في Hadic Aeon ، حدث تصادم تراكمي كبير أخير مع جرم سماوي بحجم المريخ. صهرت طاقة التأثير أو تبخرت جزءًا كبيرًا من الأرض.
شكل التحام عن طريق التبريد وتراكم البخار القمر. شكلت المادة المنصهرة التي بقيت على الأرض محيطًا من الصهارة.
إن لب الأرض ، المكون من معدن سائل ، يأتي من أعماق المحيط الصهاري. شكلت السيليكا المنصهرة التي نشأت قشرة الأرض الطبقة العليا من ذلك المحيط. أدت الديناميكية العظيمة لهذه المرحلة إلى التمايز بين اللب ، والعباءة ، وقشرة الأرض ، والبروتوسيانو والغلاف الجوي.
بين 4568 و 4.4 مليون سنة ، كانت الأرض معادية للحياة. لم تكن هناك قارات أو مياه سائلة ، ولم يكن هناك سوى محيط من الصهارة تقصفه النيازك بشدة. ومع ذلك ، في هذه الفترة ، بدأت الظروف الكيميائية والبيئية اللازمة لظهور الحياة في التطور.
كان نظام Eoarchic
يُفترض عمومًا أن الحياة قد نشأت في مرحلة ما من الانتقال بين عصر Hadic Aeon و Eoarchic Era ، على الرغم من عدم وجود أحافير دقيقة تثبت ذلك.
كان العصر Eoarchic فترة تكوين وتدمير قشرة الأرض. نشأ أقدم تكوين صخري معروف ، يقع في جرينلاند ، منذ 3.8 مليار سنة. فالبارا ، أول قارة عظمى نشأت على الأرض ، تشكلت قبل 3.6 مليار سنة.
خلال العصر Eoarchic ، بين 3950 و 3870 مليون سنة ، تعرضت الأرض والقمر لقصف مكثف للغاية من النيازك التي أنهت فترة من الهدوء استمرت 400 مليون سنة. كانت الفوهات القمرية (حوالي 1700 بقطر أكبر من 20 كم ؛ 15 بقطر 300-1200 كم) هي النتيجة الأكثر وضوحًا لهذا القصف.
على الأرض ، دمر هذا القصف معظم قشرة الأرض وتسبب في غليان المحيطات ، مما أسفر عن مقتل جميع أشكال الحياة باستثناء ، على الأرجح ، بعض البكتيريا ، التي ربما تتكيف مع درجات الحرارة المرتفعة. كانت الحياة الأرضية على وشك الانقراض.
عمليات بريبيوتيك
في العقد الثاني من القرن العشرين ، اقترح عالم الكيمياء الحيوية الروسي ألكسندر أوبارين أن الحياة نشأت في بيئة مثل تلك الموجودة في الأرض البدائية من خلال عملية تطور كيميائي أدت في البداية إلى ظهور جزيئات عضوية بسيطة.
كان الغلاف الجوي يتكون من غازات (بخار الماء ، الهيدروجين ، الأمونيا ، الميثان) والتي قد تنفصل إلى جذور بفعل ضوء الأشعة فوق البنفسجية.
كان من الممكن أن ينتج عن إعادة تركيب هذه الجذور وابلًا من المركبات العضوية ، مما يشكل حساءًا بدائيًا ينتج عن التفاعلات الكيميائية جزيئات قادرة على التكاثر.
في عام 1957 ، أظهر ستانلي ميلر وهارولد أوري ، باستخدام جهاز يحتوي على الماء الساخن وخليط غاز أوبارين المعرض لشرارات كهربائية ، أن التطور الكيميائي يمكن أن يحدث.
أنتجت هذه التجربة مركبات بسيطة موجودة في الكائنات الحية ، بما في ذلك قواعد الأحماض النووية والأحماض الأمينية والسكريات.
في الخطوة التالية من التطور الكيميائي ، والتي تم إعادة إنشائها تجريبيًا أيضًا ، كانت المركبات السابقة قد انضمت معًا لتشكيل بوليمرات يمكن أن تتجمع لتشكل بروتوبيونات. هذه غير قادرة على التكاثر ، ولكن لها أغشية شبه منفذة ومثيرة مثل تلك الموجودة في الخلايا الحية.
أصل الحياة
كان من الممكن أن يتحول Protobionts إلى كائنات حية من خلال اكتساب القدرة على التكاثر ، ونقل معلوماتهم الجينية إلى الجيل التالي.
في المختبر ، يمكن تصنيع بوليمرات RNA قصيرة كيميائيًا. من بين البوليمرات الموجودة في البروتوبيونات يجب أن يكون هناك RNA.
عندما تجمدت الصهارة ، وبدأت في تكوين قشرة الأرض البدائية ، أنتجت عمليات التآكل للصخور الطين. يمكن لهذا المعدن أن يمتص بوليمرات RNA قصيرة على أسطحه الرطبة ، ويعمل كقالب لتشكيل جزيئات RNA أكبر.
في المختبر ، ثبت أيضًا أن بوليمرات RNA القصيرة يمكن أن تعمل كإنزيمات ، وتحفز تكاثرها. يوضح هذا أن جزيئات الحمض النووي الريبي يمكن أن تتكاثر في البروتوبيونات ، وفي النهاية تنشأ الخلايا ، دون الحاجة إلى الإنزيمات.
كانت التغيرات العشوائية (الطفرات) في جزيئات الحمض النووي الريبي للبروتوبيونات قد خلقت تباينًا يمكن أن يعمل عليه الانتقاء الطبيعي. كان من الممكن أن تكون هذه بداية للعملية التطورية التي نشأت عن جميع أشكال الحياة على الأرض ، من بدائيات النوى إلى النباتات والفقاريات.
المراجع
- Barge ، LM 2018. النظر في بيئات الكواكب في أصل دراسات الحياة. اتصالات الطبيعة ، DOI: 10.1038 / s41467-018-07493-3.
- دجوكيتش ، ت. ، فان كرانيندونك ، إم جي ، كامبل ، كا ، والتر ، إم آر ، وارد ، سي آر 2017. أقدم علامات الحياة على الأرض المحفوظة في كاليفورنيا. 3.5 Ga رواسب الينابيع الساخنة. اتصالات الطبيعة ، DOI: 10.1038 / ncomms15263.
- Fowler ، CMR ، Ebinger ، CJ ، Hawkesworth ، CJ (محرران). 2002. الأرض المبكرة: التطور الفيزيائي والكيميائي والبيولوجي. الجمعية الجيولوجية ، المنشورات الخاصة 199 ، لندن.
- Gargaud، M.، Martin، H.، López-García، P.، Montmerle، T.، Pascal، R. 2012. Young Sun، Early Earth and the Origins of Life: دروس في علم الأحياء الفلكي. سبرينغر ، هايدلبرغ.
- Hedman، M. 2007. عصر كل شيء - كيف يستكشف العلم الماضي. مطبعة جامعة شيكاغو ، شيكاغو.
- جورتنر ، ج. 2006. شروط ظهور الحياة على الأرض المبكرة: ملخص وتأملات. المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية ب ، 361 ، 1877-1891.
- كيسلر ، سراج الدين ، أوموتو ، هـ. (محرران). 2006. تطور الغلاف الجوي المبكر والغلاف المائي والمحيط الحيوي: قيود من رواسب الخام. الجمعية الجيولوجية الأمريكية ، بولدر ، مذكرات 198.
- لونين ، جي آي 2006. الظروف الفيزيائية على الأرض المبكرة. المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية ب ، 361 ، 1721-1731.
- Ogg، JG، Ogg، G.، Gradstein، FM 2008. المقياس الزمني الجيولوجي المختصر. كامبريدج ، نيويورك.
- رولينسون ، HR 2007. أنظمة الأرض المبكرة: نهج جيوكيميائي. بلاكويل ، مالدن.
- Shaw ، GH 2016. الغلاف الجوي والمحيطات المبكرة للأرض وأصل الحياة. سبرينغر ، شام.
- تيريكوربي ، بي ، فالتونين ، إم ، ليتو ، ك ، ليتو ، إتش ، بيرد ، جي ، تشيرنين ، إيه 2009. الكون المتطور وأصل الحياة - البحث عن جذورنا الكونية. سبرينغر ، نيويورك.
- Wacey، D. 2009. الحياة المبكرة على الأرض: دليل عملي. سبرينغر ، نيويورك.
- Wickramasinghe، J.، Wickramasinghe، C.، Napier، W. 2010. المذنبات وأصل الحياة. وورلد ساينتفيك ، نيو جيرسي.