الكواكب الداخلية (١١)
انظر إلى جدول المفاهيم والمفاهيم الرئيسة في هذا الدليل للفصل الرابع. رتّب العلماء سلم الزمن الجيولوجي في دهور وحقب وعصور وأحيان لكي يتواصلوا حول تاريخ الأرض، تماماً كما تقسم حياتك إلى مراحل دراسية لتنظم وقتك. يشكّل دهر ما قبل الكامبري تسعين بالمئة من سلم الزمن الجيولوجي، وهو فترة هائلة مقارنة ببقيته. في الجزء الثاني الخاص بالعمر النسبي والعمر المطلق، تذكر أن مبدأ النسقية ينص على أن العمليات التي تحدث في أيامنا الحالية كانت موجودة منذ أن خلق الله الأرض. استعمل الجيولوجيون المبادئ الجيولوجية لتحديد العمر النسبي للتعاقبات الصخرية. تذكر أيضاً أن عدم التوافق يمثل انقطاعاً زمنياً في السجل الصخرّي، وأن تقنيات التأريخ المطلق تساعد على تحديد الأعمار الدقيقة بالأرقام للأحداث الجيولوجية وطبقات الصخور باستخدام معدل انحلال عناصر مشعة معينة.
يقوم علم علوم الأرض والفضاء على دراسة تاريخ الأرض وتتابع أحداثها من خلال السجل الصخري والتأريخ بنوعيه النسبي والمطلق. يعتمد التأريخ النسبي على مبادئ أساسية لترتيب الأحداث زمنيا دون معرفة الأرقام، بينما يعتمد التأريخ المطلق على الانحلال الإشعاعي للعناصر المشعة مثل البوتاسيوم والأرجون لتحديد الأعمار بدقة بالسنوات. على سبيل المثال، إذا كان لدينا صخر ناري يحتوي على نسبة من العنصر المشع وعنصر الاضمحلال وثبت أن عمر النصف لعنصر البوتاسيوم-40 هو بليون سنة، فيمكننا حساب عمر الصخر بدقة بناء على نسبة العناصر المتبقية داخله.
الفكرة الأساسية
تعتمد دراسة تاريخ الأرض على فحص السجل الصخري وترتيب الأحداث الجيولوجية باستخدام طريقتين أساسيتين: التأريخ النسبي الذي يرتكز على مبادئ تنظيم الطبقات زمنيا، والتأريخ المطلق الذي يعتمد على معدل الانحلال الإشعاعي للعناصر لتحديد الأعمار الدقيقة بالأرقام.
الشرح
انظر إلى سلم الزمن الجيولوجي؛ فهو يرتب تاريخ الأرض في دهور وحقب وعصور وأحيان بناء على الحفريات والنباتات. لتحديد هذا الترتيب، نستعمل التأريخ النسبي الذي ينص مبدؤه على أن العمليات التي تحدث اليوم كانت تحدث منذ أن خلق الله الأرض، مع الاستعانة بالمبادئ لترتيب الطبقات ومعرفة الأقدم والأحدث. أما التأريخ المطلق فيستخدم الانحلال الإشعاعي للعناصر المشعة داخل الصخور، حيث تعمل العناصر بمثابة ساعة جيولوجية لا تخطئ. نعرف هنا عمر النصف، وهو الفترة التي تتنصف فيها كمية العنصر المشع، ويُحسب العمر الكلي للصخور من خلال تتبع النسبة بين العنصر الأصلي المشع والعنصر الناتج الثابت.
مثال محلول خطوة بخطوة
احسب عمر صخر ناري قديم يحتوي على بوتاسيوم-40 و أرجون-40، إذا علمت أن عمر النصف للبوتاسيوم-40 هو بليون سنة. الخطوة الأولى: نحدد نسبة العنصر الأصلي المتبقي وهي . الخطوة الثانية: نسأل أنفسنا كم مرة انصف هذا العنصر ليصل إلى هذه النسبة؟ البداية كانت ، ثم بعد عمر نصف أصبحت ، ثم بعد عمر نصف ثان أصبحت ، ثم بعد عمر نصف ثالث أصبحت . الخطوة الثالثة: إذن مر الصخر بـ أعمار نصف. الخطوة الرابعة: نضرب عدد أعمار النصف في قيمة عمر النصف الواحد: بلايين سنة.
أخطاء شائعة
الاعتقاد بأن التأريخ النسبي يحدد أعمار الصخور بالأرقام الدقيقة، والصحيح أنه يرتّب الأحداث فقط من الأقدم إلى الأحدث أو العكس. ومن الخطأ أيضا استخدام التأريخ بالكربون المشع لتحديد عمر الديناصورات أو الصخور القديمة جدا، لأن عمر النصف للكربون قصير جدا ولا يناسب الملايين من السنين.
سؤالان للتدريب مع الإجابة
السؤال الأول: ما المبدأ المناسب من مبادئ تحديد العمر النسبي الذي تستعمله لتحديد عمر طبقة صخرية تقطعها طبقة أخرى أحدث منها؟ الإجابة: مبدأ القاطع والمقطوع. السؤال الثاني: لماذا يعد استخدام الانحلال الإشعاعي للعناصر المشعة مفيدا في التأريخ المطلق للصخور؟ الإجابة: لأن معدل الانحلال ثابت بغض النظر عن الخصائص الفيزيائية للصخر مثل درجة الحرارة والضغط والبيئة المحيطة.