یک تیم تحقیقاتی اخیراً یافته‌های جدیدی درباره پوسته باستانی زمین منتشر کرده است. آن‌ها سنگ‌هایی ۱.۶ میلیارد ساله در شمال شرق کوئینزلند را بررسی کردند و متوجه شدند که نقش آب در شکل‌دهی این لایه‌های اولیه، بسیار بیشتر از آن چیزی بوده که قبلاً تصور می‌شد.
بررسی منطقه Georgetown Inlier در کوئینزلند
تیم‌های زمین‌شناسی منطقه‌ای به نام Georgetown Inlier را در کوئینزلند بررسی کردند. این مکان یکی از معدود نقاط زمین است که سنگ‌های اعماق پوسته زمین در آنجا به خوبی حفظ شده‌اند و تمام مراحل تشکیل پوسته قاره‌ای را نشان می‌دهند.
آب چگونه پوسته زمین را تغییر داد
توضیح شیمیایی شگفت‌انگیز سنگ‌های باستانی
دکتر سیلویا ولانته، محقق ارشد این پژوهش که این کار را در «مدرسه علوم زمین و سیاره‌ای» دانشگاه کرتین انجام داده و اکنون در ETH زوریخ مستقر است، توضیح داد:
«در اوایل تاریخ سیاره ما، سنگ‌های آتشفشانی در کف اقیانوس فوران کردند و سپس هنگام سرد شدن و جامد شدن، توسط آب داغ دچار تغییر شدند. با گذشت زمان، این سنگ‌های غنی از آب به اعماق پوسته زمین دفن شدند و ورود آب بیشتر باعث شد در دماهایی بین ۷۰۰ تا ۷۵۰ درجه سانتیگراد (معادل ۱۲۹۲ تا ۱۳۸۲ درجه فارنهایت) به طور جزئی ذوب شوند.»
بررسی میزان اکسیژن در سنگ‌ها
با بررسی میزان اکسیژن موجود در این سنگ‌ها، تیم تحقیقاتی تضاد مشخصی میان سنگ‌های آتشفشانی اولیه و سنگ‌های گرانیتی شکل‌گرفته بعدی پیدا کرد که نشان‌دهنده تأثیر منبع اضافی آب از اعماق گوشته زمین بود.
نشانه‌هایی از وجود آب در پوسته باستانی
بررسی تفاوت‌های اکسیژن
با تحلیل تفاوت‌های کوچک در میزان اکسیژن، دانشمندان دو نشانه شگفت‌انگیز از وجود آب در پوسته باستانی کشف کردند.
استفاده از مواد معدنی قدیمی به عنوان سرنخ
برای پیگیری منشأ آب، محققان از دو ماده معدنی به نام‌های زیرکون و گارنت استفاده کردند. این مواد معدنی توانایی حفظ سیگنال‌های اکسیژن حتی پس از میلیون‌ها سال را دارند و مانند کپسول‌های زمانی، اثر شیمیایی سیالات زمان شکل‌گیری خود را حفظ می‌کنند.
شواهدی از منشأ غیرمنتظره آب
با مقایسه نسبت‌های اکسیژن در انواع مختلف سنگ‌ها، تیم تحقیقاتی شواهد روشنی از وجود منبعی غیرعادی مشاهده کرد. مقادیر ایزوتوپی در سنگ‌های گرانیتی بسیار نزدیک به سیالات برخاسته از گوشته زمین بودند، نه فقط آب دریا یا منابع محلی.
آب باعث ذوب پوسته زمین شد
آغاز واکنش زنجیره‌ای طولانی‌مدت
به گفته دکتر ولانته:
«دو منبع آب که در تشکیل سنگ‌های پوسته قاره‌ای نقش داشتند – یکی از خود سنگ‌های آتشفشانی و دیگری، شگفت‌آورتر، از اعماق زمین – واکنش زنجیره‌ای از ذوب شدن را به مدت میلیون‌ها سال تغذیه کردند و به تشکیل بلوک‌های سازنده قاره‌هایی که امروزه بر روی آن‌ها زندگی می‌کنیم، کمک کردند.»
نقش آب در پوسته بازالتی و مناطق عمیق‌تر گوشته
آب موجود در لایه‌های فوقانی پوسته بازالتی و نواحی عمیق‌تر گوشته، جرقه این واکنش طولانی‌مدت را زد.
تغییر دیدگاه درباره نحوه تشکیل پوسته قاره‌ای
این یافته‌ها از این دیدگاه حمایت می‌کنند که مهاجرت آب در اعماق زمین، که قبلاً نادیده گرفته می‌شد، نقش بسیار بزرگ‌تری در ساخت لایه‌های گرانیتی زیر پای ما داشته است.
نگاهی دقیق‌تر به پوسته زمین
تغییر درک ما از فرآیند ذوب سنگ‌های بازالتی
سال‌هاست که دانشمندان درباره علت تبدیل آهسته سنگ‌های بازالتی به پوسته‌های سبک‌تر و شناورتر بحث می‌کنند. برخی بر این باور بودند که اصطکاک و فشار به تنهایی برای تولید گرمای لازم جهت ذوب کافی بود، اما این تحقیق جدید نقش عمده آب را در این فرآیند مطرح می‌کند.
اهمیت نمونه‌های نادر
استاد ژنگ ژیانگ لی، یکی از نویسندگان این مطالعه، توضیح داد:
«ما فرصت فوق‌العاده‌ای داشتیم تا در مکان‌های منحصربه‌فردی مانند Georgetown Inlier کار کنیم که یکی از معدود مکان‌های جهان است که می‌توانیم تمام مراحل تشکیل پوسته قاره‌ای را در سنگ‌های میلیارد ساله مشاهده کنیم.»
برنامه‌های آینده برای تحقیقات بیشتر
او اضافه کرد که گام بعدی، بررسی این است که آیا فرآیندهای مشابه ذوب بر پایه آب در قطعات قدیمی‌تر پوسته نیز رخ داده‌اند یا خیر.
نقش آب گوشته در حرکت قاره‌ها و دریاها
تاثیر آب بر تغییرات سطح زمین
پوسته زمین کلید درک نحوه شکل‌گیری کوه‌ها و تعیین مکان قاره‌ها را در خود دارد. درک بهتر از نقش آب به زمین‌شناسان کمک می‌کند تا ترکیب معدنی خشکی‌های باستانی را بازنگری کنند.
تأثیر مواد معدنی هیدراته
بسیاری از کارشناسان معتقدند که جیب‌های پر از مواد معدنی حاوی آب در اعماق زمین مانند محرک‌های شیمیایی عمل کردند. این محیط گرم و مرطوب ممکن است باعث افزایش ذوب جزئی شده و زمینه‌ساز تغییرات سطحی زمین گردد.
تاثیر عملی و چشم‌انداز مطالعات آینده
پروژه‌های هدفمند جدید
این یافته‌های جدید فرصت‌های تازه‌ای را برای پروژه‌های تحقیقاتی در نقاط دیگر جهان باز می‌کنند. مناطق باستانی متفاوت ممکن است سرنخ‌هایی پنهان داشته باشند که داستان Georgetown Inlier را بازتاب دهند یا با آن تفاوت داشته باشند.
جستجوی نشانه‌های ایزوتوپی مشابه
تیم‌های تحقیقاتی اکنون به دنبال سیگنال‌های ایزوتوپی مشابه خواهند بود تا بررسی کنند آیا آب از گوشته یا منابع دیگر در تشکیل پوسته نقش داشته است یا خیر.
بازنگری در نظریه‌های مربوط به پیدایش حیات
با تحقیقات بیشتر، زمین‌شناسان ممکن است نظریه‌های خود درباره نحوه پیدایش حیات اولیه روی خشکی را بازنگری کنند. آب در پوسته ممکن است مسیرهای شیمیایی لازم برای شکل‌گیری اکوسیستم‌های نوپا را فراهم کرده باشد.
یادآوری پویایی پوسته زمین
این تحقیق همچنین یادآوری می‌کند که آنچه زیر سطح زمین قرار دارد، ثابت یا خشک نیست. تحت شرایط خاص، آب می‌تواند از میان مواد معدنی نفوذ کند، باعث ذوب شدن شود و واکنش‌هایی را آغاز کند که شکل چشم‌اندازهای امروزی را تعیین می‌کنند.
این مطالعه در نشریه Communications Earth & Environment منتشر شده است.
