العصر الأركي

الأركي ( يُلفظ : / ɑːrˈkiːən / ، ويُكتب أيضًا Archaean أو Archæan ) ، والذي يُطلق عليه في بعض المصادر القديمة اسم حقبة الحياة القديمة ، هو ثاني الدهور الجيولوجية الأربعة في تاريخ الأرض ، ويسبقه دهر الهاديان ، ويليه حقبة البروتيروزويك وحقبة البشائر . يُمثل الأركي الفترة الزمنية من 4031 إلى 2500 مليون سنة مضت. ويُفترض أن القصف الشديد المتأخر قد تداخل مع بداية الأركي. وقد حدث أقدم تجلد معروف في منتصف هذا الدهر.  

كانت الأرض خلال حقبة الأركي عالمًا مائيًا في معظمه : كانت هناك قشرة قارية ، لكن معظمها كان مغمورًا تحت محيط هائل أعمق من محيطات اليوم . وباستثناء بعض البلورات النادرة المتبقية ( زركون الهاديان )، فإن أقدم قشرة قارية موجودة اليوم تعود إلى حقبة الأركي. وقد دُمِّرت الكثير من التفاصيل الجيولوجية لحقبة الأركي بفعل النشاط التكتوني اللاحق. كما كان غلاف الأرض الجوي مختلفًا تمامًا في تركيبه عن غلافها الحالي: فقد كان الغلاف الجوي ما قبل الحيوي غلافًا مختزلًا غنيًا بالميثان ويفتقر إلى الأكسجين الحر .

بدأت أقدم أشكال الحياة المعروفة ، والتي تمثلت في الغالب في الحصائر الميكروبية الضحلة المعروفة باسم ستروماتوليت ، في حقبة الأركي ، وظلت كائنات بدائية النواة بسيطة ( عتائق وبكتيريا ) طوال تلك الحقبة. ظهرت أقدم عمليات التمثيل الضوئي ، وخاصة تلك التي تقوم بها البكتيريا الزرقاء المبكرة ، في منتصف/أواخر حقبة الأركي، وأدت إلى تغيير كيميائي دائم في المحيط والغلاف الجوي بعد حقبة الأركي.

كلمة "أركي" مشتقة من الكلمة اليونانية "أرخي" ( ἀρχή )، والتي تعني "البداية، الأصل". ^{[ 3 ]} كان يُعتقد أن حقبة ما قبل الكمبري خالية من الحياة (حقبة الحياة اللاأحيائية)؛ ومع ذلك، عُثر على أحافير في رواسب اعتُبرت أنها تنتمي إلى حقبة الحياة اللاأحيائية . قبل التعرف على حقبة الهاديان، امتدت حقبة الأركي لتشمل تاريخ الأرض المبكر من تكوينها قبل حوالي 4540 مليون  سنة وحتى 2500 مليون  سنة.

بدلاً من الاعتماد على علم الطبقات ، يُحدد بداية ونهاية حقبة الأركي زمنيًا .  وقد اعترفت اللجنة الدولية لعلم الطبقات رسميًا بالحد الأدنى أو نقطة البداية لهذه الحقبة عند 4031 ± 3 مليون سنة ، ^{[ 1 ]} وهو عمر أقدم التكوينات الصخرية السليمة المعروفة على الأرض. ولذلك، فإن الأدلة على وجود صخور من حقبة الهاديان السابقة تقتصر بحكم التعريف على مصادر غير صخرية وغير أرضية، مثل حبيبات المعادن الفردية وعينات القمر.

عندما بدأ العصر الأركي، كان تدفق الحرارة على الأرض أعلى بثلاثة أضعاف تقريبًا مما هو عليه اليوم، وكان لا يزال ضعف المستوى الحالي عند الانتقال من العصر الأركي إلى العصر البروتيروزوي (2500 مليون سنة ). كانت الحرارة الزائدة جزئيًا حرارة متبقية من تراكم الكواكب ، ومن تكوين اللب المعدني ، وجزئيًا ناتجة عن تحلل العناصر المشعة . ونتيجة لذلك، كان غلاف الأرض أكثر سخونة بكثير مما هو عليه اليوم. ^{[ 4 ]} 

على الرغم من بقاء بعض الحبيبات المعدنية من حقبة الهاديان ، فإن أقدم التكوينات الصخرية المكشوفة على سطح الأرض تعود إلى حقبة الأركي. توجد صخور الأركي في غرينلاند ، وسيبيريا ، والدرع الكندي ، ومونتانا ، ووايومنغ (الأجزاء المكشوفة من درع وايومنغ )، ومينيسوتا (وادي نهر مينيسوتا)، والدرع البلطيقي ، وكتلة رودوب ، واسكتلندا ، والهند ، والبرازيل ، وغرب أستراليا ، وجنوب أفريقيا . تسود الصخور الجرانيتية في جميع أنحاء البقايا البلورية لقشرة الأركي المتبقية. وتشمل هذه البقايا صفائح انصهار ضخمة وكتل بلوتونية هائلة من الجرانيت والديوريت والتداخلات الطبقية والأنورثوزيت والمونزونيت المعروفة باسم السانوكيتويدات . غالبًا ما تكون صخور الأركي رواسب متحولة بشدة من أعماق البحار، مثل الجرايواك والحجر الطيني والرواسب البركانية وتكوينات الحديد المخططة . كان النشاط البركاني أعلى بكثير مما هو عليه اليوم، مع العديد من ثورات الحمم البركانية، بما في ذلك أنواع غير مألوفة مثل الكوماتيت . ^{[ 5 ]} الصخور الكربوناتية نادرة، مما يشير إلى أن المحيطات كانت أكثر حمضية، بسبب ثاني أكسيد الكربون المذاب ، مما كانت عليه خلال حقبة البروتيروزويك. ^{[ 6 ]} أحزمة الصخور الخضراء هي تكوينات نموذجية من حقبة الأركي، تتكون من وحدات متناوبة من الصخور النارية المافية المتحولة والصخور الرسوبية، بما في ذلك الصخور البركانية الفلسية الأركية . اشتُقت الصخور النارية المتحولة من أقواس الجزر البركانية ، بينما تمثل الرواسب المتحولة رواسب أعماق البحار التي تآكلت من أقواس الجزر المجاورة وترسبت في حوض مقدمة القوس . تمثل أحزمة الصخور الخضراء، التي تشمل كلا النوعين من الصخور المتحولة، خطوط التماس بين القارات البدائية. ^{[ 7 ] : 302-303}

بدأت حركة الصفائح التكتونية بقوة في حقبة الهاديان ، ثم تباطأت في حقبة الأركي. ^{[ 8 ] [ 9 ]} يُعزى تباطؤ حركة الصفائح التكتونية على الأرجح إلى زيادة لزوجة الوشاح نتيجة انبعاث الغازات من مياهه. ^{[ 8 ]} من المحتمل أن تكون حركة الصفائح التكتونية قد أنتجت كميات كبيرة من القشرة القارية، لكن المحيطات العميقة في حقبة الأركي ربما غطت القارات بالكامل. ^{[ 10 ]} لم تظهر القارات من المحيط إلا في نهاية حقبة الأركي. ^{[ 11 ]} أدى ظهور القارات قرب نهاية حقبة الأركي إلى بدء التجوية القارية التي تركت بصمتها على سجل نظائر الأكسجين من خلال إثراء مياه البحر بالأكسجين الخفيف نظائريًا. ^{[ 12 ]}

بسبب إعادة تدوير القشرة الأرضية في حقبة الأركي وتحولها، يندر وجود أدلة جيولوجية شاملة على وجود قارات محددة. إحدى الفرضيات المطروحة هي أن الصخور الموجودة حاليًا في الهند وغرب أستراليا وجنوب إفريقيا شكلت قارة تُسمى أور منذ حوالي 3100  مليون سنة. ^{[ 13 ]} وهناك فرضية أخرى، تتعارض مع الأولى، مفادها أن صخور غرب أستراليا وجنوب إفريقيا تجمعت في قارة تُسمى فالبارا منذ حوالي 3600  مليون سنة. ^{[ 14 ]} لا تُمثل صخور حقبة الأركي سوى 8% تقريبًا من القشرة القارية الحالية للأرض؛ أما بقية قارات حقبة الأركي فقد أُعيد تدويرها. ^{[ 8 ]}

بحلول العصر النيوأركي ، ربما كان النشاط التكتوني للصفائح مشابهًا لما هو عليه في الأرض الحديثة، على الرغم من وجود زيادة ملحوظة في انفصال الصفائح نتيجة لارتفاع درجة حرارة الوشاح، وضعف الخصائص الريولوجية للصفائح، وزيادة إجهادات الشد على الصفائح المنغرزة بسبب تحول مواد قشرتها من البازلت إلى الإكلوجيت أثناء غرقها. ^{[ 15 ] [ 16 ]} توجد أحواض رسوبية محفوظة جيدًا ، وأدلة على وجود أقواس بركانية ، وصدوع داخلية قارية، واصطدامات بين القارات، وأحداث تكوين جبال واسعة النطاق تمتد عبر الكرة الأرضية، مما يشير إلى تجميع وتدمير قارة عظمى واحدة، وربما عدة قارات عظمى . تُظهر الأدلة المستقاة من تكوينات الحديد المخططة، وطبقات الصوان ، والرواسب الكيميائية، والبازلت الوسادي، أن الماء السائل كان سائدًا وأن أحواضًا محيطية عميقة كانت موجودة بالفعل.

كانت اصطدامات الكويكبات متكررة في حقبة الأركي المبكرة. ^{[ 17 ]} تشير الأدلة المستقاة من طبقات الكريات إلى استمرار هذه الاصطدامات في حقبة الأركي المتأخرة، بمعدل متوسط ​​يبلغ حوالي اصطدام نيزك واحد بقطر يزيد عن 10 كيلومترات (6 أميال) كل 15 مليون سنة. وهذا يُقارب حجم نيزك تشيكسولوب . كانت هذه الاصطدامات بمثابة مُستَهلَكٍ هام للأكسجين، مما تسبب في تقلبات حادة في مستويات الأكسجين في الغلاف الجوي. ^{[ 18 ]} 

يُعتقد أن الغلاف الجوي في حقبة الأركي كان يكاد يخلو تمامًا من الأكسجين الحر ؛ إذ كانت مستويات الأكسجين أقل من 0.001% من مستواها الحالي في الغلاف الجوي، ^{[ 20 ] [ 21 ]} وتشير بعض التحليلات إلى أنها كانت منخفضة بنسبة 0.00001% من المستويات الحديثة. ^{[ 22 ]} ومع ذلك، عُرفت فترات عابرة من ارتفاع تركيزات الأكسجين في هذه الحقبة حوالي 2980-2960 مليون سنة، ^{[ 23 ]} و 2700 مليون سنة، ^{[ 24 ]} و2501 مليون سنة. ^{[ 25 ] [ 26 ]} وقد اعتبر البعض نبضات زيادة الأكسجة عند 2700 و2501 مليون سنة نقطتي بداية محتملتين لحدث الأكسجة العظيم ، ^{[ 24 ] [ 27 ]} الذي يعتقد معظم الباحثين أنه بدأ في حقبة ما قبل الكمبري ( حوالي 2400 مليون سنة ). ^{[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]} علاوة على ذلك، وُجدت واحات ذات مستويات أكسجين عالية نسبيًا في بعض البيئات البحرية الضحلة القريبة من الشاطئ خلال حقبة الميزواركي. ^{[ 31 ]} كان المحيط مُختزلًا بشكل عام ، ويفتقر إلى أي طبقة تدرج أكسدة -اختزال مستمرة ، وهي طبقة مائية بين طبقات مؤكسجة وأخرى لاهوائية ذات تدرج أكسدة-اختزال قوي ، والتي ستصبح سمة مميزة في المحيطات اللاحقة الأكثر تأكسدًا. ^{[ 32 ]} على الرغم من نقص الأكسجين الحر، يبدو أن معدل دفن الكربون العضوي كان مماثلًا تقريبًا لمعدله في الوقت الحاضر. ^{[ 33 ]} نظرًا لانخفاض مستويات الأكسجين بشكل كبير، كان الكبريتات نادرًا في محيط حقبة الأركي، وكانت الكبريتيدات تُنتج بشكل أساسي من خلال اختزال الكبريتيت ذي المصدر العضوي أو من خلال تمعدن المركبات التي تحتوي على كبريت مُختزل. ^{[ 34 ]} كان محيط العصر الأركي غنيًا بنظائر الأكسجين الأثقل مقارنة بالمحيط الحديث، على الرغم من أن قيم δ18O انخفضت إلى مستويات مماثلة لتلك الموجودة في المحيطات الحديثة خلال الجزء الأخير من الدهر نتيجة لزيادة التجوية القارية. ^{[ 35 ]}

يعتقد علماء الفلك أن الشمس كانت تتمتع بنحو 75-80  % من إضاءتها الحالية، ^{[ 36 ]} ومع ذلك، يبدو أن درجات الحرارة على الأرض كانت قريبة من مستوياتها الحالية  بعد 500 مليون سنة فقط من تكوين الأرض ( مفارقة الشمس الفتية الخافتة ). ويُستدل على وجود الماء السائل من خلال بعض صخور النيس المشوهة بشدة والناتجة عن تحول الصخور الرسوبية الأصلية . وقد تعكس درجات الحرارة المعتدلة وجود كميات أكبر من غازات الاحتباس الحراري مقارنةً بفترات لاحقة من تاريخ الأرض. ^{[ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]} وقد حدثت عملية نزع النيتروجين غير الحيوية على نطاق واسع على الأرض في حقبة الأركي، مما أدى إلى ضخ غاز أكسيد النيتروز، وهو أحد غازات الاحتباس الحراري، إلى الغلاف الجوي. ^{[ 40 ]} وبدلاً من ذلك، ربما كان بياض الأرض أقل في ذلك الوقت، بسبب صغر مساحة اليابسة وقلة الغطاء السحابي. ^{[ 41 ]}

إن العمليات التي أدت إلى ظهور الحياة على الأرض ليست مفهومة تمامًا، ولكن هناك أدلة جوهرية على أن الحياة ظهرت إما قرب نهاية حقبة الهاديان أو في وقت مبكر من حقبة الأركي.

كان يُعتقد أن أقدم دليل على وجود حياة على الأرض هو الجرافيت ذو الأصل البيولوجي الموجود في صخور رسوبية متحولة عمرها 3.7  مليار سنة تم اكتشافها في غرب جرينلاند . ^{[ 42 ]} ومع ذلك، فقد تم التشكيك في الطبيعة البيولوجية لتلك التراكيب في دراسة أجريت عام 2018. ^{[ 43 ]}

تتكون أقدم الأحافير المعروفة من ستروماتوليت ، وهي عبارة عن طبقات ميكروبية تشكلت في المياه الضحلة بواسطة البكتيريا الزرقاء . عُثر على أقدم ستروماتوليت في حجر رملي  عمره 3.48 مليار سنة، تم اكتشافه في غرب أستراليا . ^{[ 44 ] [ 45 ]} وُجدت الستروماتوليت في جميع أنحاء حقبة الأركي ^{[ 46 ]} وأصبحت شائعة في أواخرها. ^{[ 7 ] : 307} لعبت البكتيريا الزرقاء دورًا أساسيًا في إنتاج الأكسجين الحر في الغلاف الجوي.

يُعثر على أدلة إضافية على وجود حياة مبكرة في معدن الباريت الذي  يبلغ عمره 3.47 مليار سنة ، في مجموعة واراونا في غرب أستراليا. يُظهر هذا المعدن تجزئة للكبريت تصل إلى 21.1%، ^{[ 47 ]} وهو ما يُعد دليلاً على وجود بكتيريا مُختزلة للكبريتات تستقلب الكبريت-32 بسهولة أكبر من الكبريت-34. ^{[ 48 ]}

أما الأدلة على وجود حياة في أواخر حقبة الهاديان فهي أكثر إثارة للجدل. ففي عام 2015، تم الكشف عن الكربون الحيوي في بلورات الزركون التي يعود تاريخها إلى 4.1  مليار سنة، لكن هذه الأدلة أولية وتحتاج إلى مزيد من التحقق. ^{[ 49 ] [ 50 ]}

كانت الأرض بيئة معادية للحياة قبل 4300 إلى 4200 مليون سنة، ويُستنتج من ذلك أن الحياة كما نعرفها اليوم كانت ستواجه تحديات كبيرة قبل حقبة الأركي. ورغم إمكانية نشوء الحياة قبل حقبة الأركي، إلا أن الظروف اللازمة لاستمرارها لم تكن لتتوفر إلا في تلك الحقبة. ^{[ 51 ]}

كانت الحياة في حقبة الأركي مقتصرة على كائنات وحيدة الخلية بسيطة (تفتقر إلى النوى)، تُسمى بدائيات النوى . بالإضافة إلى نطاق البكتيريا ، تم تحديد أحافير دقيقة لنطاق العتائق . لا توجد أحافير معروفة لكائنات حقيقية النوى من حقبة الأركي المبكرة، على الرغم من احتمال تطورها خلال هذه الحقبة دون أن تترك أي أثر. ^{[ 7 ] : 306، 323.} تم الإبلاغ عن وجود ستيرانات أحفورية ، وهي مؤشر على وجود حقيقيات النوى، في طبقات الأركي، ولكن تبين أنها ناتجة عن تلوث بمواد عضوية أحدث. ^{[ 52 ]} لم يتم اكتشاف أي دليل أحفوري على وجود كائنات دقيقة للغاية تتكاثر داخل الخلايا ، مثل الفيروسات .

تُظهر الميكروبات المتحجرة من الحصائر الميكروبية الأرضية أن الحياة كانت موجودة بالفعل على الأرض منذ 3.22  مليار سنة. ^{[ 53 ] [ 54 ]}

قد يكون فطر Thuchomyces ، وهو أحفورة من العصرين الميزواركي والنيوآركي من جنوب إفريقيا، أول دليل على وجود حياة برية مرئية بالعين المجردة، إلا أنه من المرجح أن يكون عبارة عن بساط ميكروبي بسبب افتقاره إلى خصائص حقيقية النواة. ^{[ 55 ]}

• "العصر الأركي" . قاعدة بيانات GeoWhen. stratigraphy.org . مؤرشف من الأصل بتاريخ 22 أغسطس 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 سبتمبر 2010 .
• متى بدأت حركة الصفائح التكتونية؟ utdallas.edu . جامعة تكساس - دالاس.
• "العصر الأركي (مقياس التسلسل الزمني الطبقي)" . ghkclass.com .