نبضات الفسفور البركاني‑الهيدروحراري عززت أكسدة المحيطات أثناء تكوّن الفوسفات في الإديكاران في جنوب الصين

البحار القديمة والهواء الذي نتنفسه

اليوم يحافظ الأكسجين في هوائنا بهدوء على كل نفس نتنفسه، لكن قبل أكثر من 600 مليون سنة كانت محيطات الأرض تبدأ فقط في إحداث ذلك التحوّل. تبحث هذه الدراسة في صخور من جنوب الصين لطرح سؤال كبير: كيف ساعدت المغذيات في البحر القديم، والتي وصلت جزئياً عبر البراكين، على تحويل الأرض من عالم منخفض الأكسجين إلى عالم قادر على دعم حيوانات معقّدة؟

دلالات محبوسة في صخور غنية بالفوسفات

ركّز الباحثون على الفوسفوريتات، الصخور الغنية بالمغذي الفسفور، المحفوظة في تشكيل دوشانتو الإديكاراني في موقع يُدعى لونغشي في جنوب الصين. الفسفور مكوّن أساسي للحياة وغالباً ما يحدّ من كمية الحياة النباتية المجهرية التي يمكن للمحيط أن يدعمها. من خلال فحص نسيج الصخور تحت المجهر وقياس كيمياء 63 عينة، أعادوا بناء كيفية تشكّل هذه الفوسفوريتات في بحر ضحل لكنه مقيد إلى حد ما يقع على هامش الكتلة القارية اليانغتسي القديمة.

البراكين كمزوّدات للمغذيات

تشير عدة خطوط من الأدلة إلى دور مهم للنشاط البركاني والهايدروحراري في تزويد هذه البحار بالفسفور، بالإضافة إلى المدّ الطبيعي من الأنهار القادمة من اليابسة. تحتوي الصخور على شظايا من زجاج بركاني، ونسبً عالية بشكل غير اعتيادي من اليورانيوم إلى الثوريوم، وأنماط لعناصر الأرض النادرة تميّز السوائل التي تدور عبر الصخور البحرية الساخنة. كما أن النسب العالية من السيليكا إلى الألمنيوم توحي بأن كثيراً من المادة المذابة لم تأتِ من الطين العادي المغسول من القارات. تشير حسابات توازن الكتلة إلى أن التجوية الاعتيادية وحدها لم تكن لتوفّر ما يكفي من الفسفور بسرعة كافية لبناء الطبقات السميكة من الفوسفوريت المرصودة، في حين أن نبضات قصيرة المدى وقوية من أنظمة بركانية‑هايدروحرارية أمكن أن تفعل ذلك.

ثلاث مراحل في قاع بحر متغير

تُظهر نسيجات الصخور وبصمات كيميائية أن تكوّن الفوسفوريت في لونغشي تجلّى في ثلاث مراحل رئيسية. أولاً، خلال مرحلة هايدروحرارية وقطاعية مناخياً، دخلت سوائل غنية بالفسفور من مصادر بركانية إلى مياه قاع منخفضة الأكسجين نسبياً ورسبت معادن فوسفات غير عضوية بينما دعمت ازدهارات للسيانوبكتيريا والطحالب. تلتها مرحلة تركيز متقطعة، عندما ساعدت تغيّرات مستوى البحر ونمو معدن الدولوميت في تركيز الفسفور وحبسه. ومع انخراط المغنيسيوم في تكوين الدولوميت الجديد، أصبح من الأسهل أن يتبلور الأباتيت، المعدن الفوسفاتي الرئيسي، ضمن طبقات متناوبة من الدولوستون والفوسفوريت. أخيرًا، في مرحلة إعادة الإثراء، أصبح عمود الماء أكثر غنىً بالأكسجين، واستمرت المجتمعات الميكروبية في احتجاز وتحويل الفسفور، ونمت هياكل ميكروبية مميزة مثل الأونكويدات وشبكات الخيوط داخل الترسبات.

المحيطات تكتسب أنفاساً

تُظهر المؤشرات الكيميائية الحساسة لمستويات الأكسجين، بما في ذلك أنماط عناصر الأرض النادرة ونسب المعادن التتبعية، ووجود أو غياب أشكال مختلفة من البيريت، تحوّلاً من ظروف قاع أكثر اختزالاً في الصخور الأقدم إلى ظروف أكثر تأكسدًا في الفوسفوريتات الميكروبية الأحدث. هذا يتوافق مع أدلة من مناطق أخرى تفيد أن محيطات الإديكاران مرّت بنبضات من ارتفاع الأكسجين. تقترح الدراسة أن دفعات الفسفور من الأنظمة البركانية‑الهيدروحرارية رفعت مؤقتًا قيود المغذيات، فزادت الإنتاجية البحرية وساعدت على حدوث حلقات محلية من أكسدة المحيط، حتى مع استمرار إعادة تدوير كثير من المادة العضوية المنتجة بسرعة.

لماذا تهمنا هذه القصة القديمة اليوم

بارتباطها بين النشاط البركاني، وتوصيل المغذيات، ونمو الميكروبات، وتغير مستويات الأكسجين، ترسم الدراسة صورةً لنظام أرضي مترابط بإحكام خلال الإديكاران. بدلاً من ارتفاع بطيء ومتساوٍ في الأكسجين، يبدو أن المحيطات استجابت لنبضات فوسفات قصيرة أشعلت موجات محلية من الإنتاجية والأكسدة. هذه الأحداث، المسجلة في فوسفوريتات لونغشي، ساهمت على الأرجح في إنشاء محيطات أكثر قابلية للتنفس التي سمحت لاحقًا بازدهار حيوانات كبيرة ومعقّدة، مما يقدّم منظورًا أعمق لكيفية تمهيد العمليات الجيولوجية المسرح للابتكار البيولوجي.

الاستشهاد: Han, C., Li, Q., Han, Y. et al. Volcano-hydrothermal phosphorus pulses fostered ocean oxidation during Ediacaran phosphogenesis in South China. Commun Earth Environ 7, 420 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03422-1

الكلمات المفتاحية: دورة الفسفور, محيط الإديكاران, النشاط البركاني‑الهيدروحراري, أكسدة المحيط, ترسبات الفوسفوريت