کریستالهای ۳٫۳ میلیارد ساله، زمین اولیه شگفتانگیزاً فعال را آشکار میکنند
شواهد جدید نشان میدهد که زمین هادئین بهطور شگفتآور پویایی دارد و در حال شکلدادن قارهها و بازتدوید سنگپوسته است.
دوران هادئین که از حدود ۴٫۶ تا ۴٫۰ میلیارد سال پیش به طول انجامید، یکی از کمدرکترین دورههای تاریخ زمین است. این دوره با تولد سیاره آغاز شد و بهسرعت با برخوردی دراماتیک با جسمی به اندازه مریخ ادامه یافت. این برخورد ماه را بهوجود آورد و داخلی زمین را بهطور کامل مذاب کرد. حدود ۴٫۵ میلیارد سال پیش پوستهای جامد شروع به شکلگیری کرد؛ اگرچه دانشمندان سالهاست دربارهٔ تحولات پس از آن به بحث پرداختهاند.
بهطول سالیان سال، پژوهشگران بر این باور بودند که زمین تا حداقل پایان دوره هادئین در حالت «لید ساکن» باقی مانده است. بر این فرض، سیاره توسط پوشش بیرونی سفت و ثابت پوشانده میشد، در حالی که جابجایی حرارتی ناشی از گرما در عمق مانتل رخ میداد. در این چارچوب، سیارهٔ اولیه فاقد فروریزش (فرآیندی که در آن سنگپوسته به داخل داخلی فرو میرود) بود و هنوز پوستهٔ قارهای که در سامانهٔ تکتونیک صفحهای امروز مشاهده میشود، تولید نمیکرد.
چالش جدیدی برای فرضیهٔ لید ساکن
اکنون، دانشمندانی از پروژهٔ ERC Synergy به نام «پایش تکامل زمین در طول زمان» (MEET) — همکاری شیمیدانیان زمین از گرنوبل (فرانسه) و مدیسن (ایالات متحده) و مدلسازان ژئودینامیک از مرکز GFZ هلمولتز برای علوم زمین در پوتسدام (آلمان) — تفسیر متفاوتی ارائه میدهند.
کریستالهای باستانی شواهدی از فروریزش اولیه را نشان میدهند
در مطالعهای که در Nature Communications منتشر شد، تیم پژوهشی MEET شواهدی ارائه میدهد مبنی بر اینکه هر دو فروریزش و تشکیل پوستهٔ قارهای نه تنها در دوره هادئین فعال بودهاند، بلکه ممکن است از آنچه پیشتر تصور میشد، شدت بیشتری داشته باشند. گروه گرنوبل ایزوتوپهای استرنسیوم و عناصر ردیابی را در دربرگیریهای ذوبی که درون کریستالهای الیویین ۳٫۳ میلیارد ساله محبوس شدهاند، تجزیهوتحلیل کردند و تصاویری شیمیایی نادر از زمین اولیه بهدست آوردند. همزمان، گروه GFZ مدلهای ژئودینامیک پیشرفتهای به کار بردند تا رابطهٔ این الگوهای شیمیایی با فعالیتهای تکتونیک باستانی را درک کنند.
نتایج ترکیبی آنها نشان میدهد که زمین اولیه بسیار پویا بوده و حاکی از این است که فروریزش گسترده و رشد پوستهٔ قارهای ممکن است چند صد میلیون سال زودتر از زمان پیشنهادی نظریههای پیشین آغاز شده باشد.
واژهنامهٔ اصطلاحات کلیدی
دورهٔ هادئین: ابتداییترین فصل تاریخ زمین (۴٫۶ تا ۴٫۰ میلیارد سال پیش)، که با شکلگیری سیاره آغاز میشود و با حرارت شدید و برخوردهای مکرر شناخته میشود.
فروریزش: یک فرایند زمینساختی که در آن بخشی از سنگپوستهٔ زمین زیر بخش دیگری فرو میرود و به سمت زیرمانتل حرکت میکند.
لید ساکن: یک وضعیت تکتونیکی که در آن لایهٔ بیرونی سیاره سفت و ثابت است و بازتدوید سطحی بسیار کمتری نسبت به تکتونیک صفحهای مدرن دارد.
جابهجایی حرارتی مانتل: جابهجایی آهستهٔ ماده درون مانتل که توسط حرارت رانده میشود و انرژی را از داخل به سطح منتقل میکند.
پوستهٔ قارهای: نوع ضخیم و شناور سنگپوستهای که قارههای زمین را میسازد و متفاوت از سنگپوستهٔ نازک اقیانوسی است.
دربرگیریهای ذوبی: جعبههای ریز ذوبی که در داخل کریستالها محبوس میشوند و اطلاعات شیمیایی دربارهٔ محیط شکلگیری کریستالها را حفظ میکنند.
کریستالهای الیویین: دانههای معدنی سبز رنگ که بهطور معمول در مانتل زمین و سنگهای آتشفشانی یافت میشوند؛ آنها میتوانند سرنخهای شیمیایی باستانی را حفظ کنند.
ایزوتوپهای استرنسیوم: اشکال مختلف عنصر استرنسیوم که توسط دانشمندان برای تعیین منشأ و تاریخچهٔ سنگها و ماگماها به کار میروند.
شبیهسازیهای ژئودینامیک: مدلهای کامپیوتری که حرکات و تکامل داخلی زمین را در طول زمان بازسازی میکنند.
سخت شدن سنگپوسته: فرآیندی که در آن سطح مبدئاً مذاب زمین سرد شده و به پوستهٔ جامد تبدیل میشود.