حقایق جالب درباره قدیمی‌ترین دهانه برخوردی زمین

به گزارش مجله خبری نگار،این کشف، ساختار «گنبد قطب شمال» (North Pole Dome) را به عنوان قدیمی‌ترین دهانه برخوردی زمین معرفی می‌کند. این دهانه همچنین تنها نمونه شناخته‌شده از برخورد سیارکی در دوران آرکئن است؛ دوره‌ای که نخستین قاره‌های پایدار زمین در حال شکل‌گیری بودند.

شواهد درون بلور‌های کوچک معدنی

مدرک اصلی این کشف از بلور‌های بسیار کوچک یک ماده معدنی به دست آمده است که برای میلیارد‌ها سال اطلاعات مربوط به زمان زمین‌شناسی را حفظ کرده‌اند.

این پژوهش توسط کریس کرکلند (Chris Kirkland) از دانشگاه کِرتین (Curtin University) با همکاری سازمان زمین‌شناسی غرب استرالیا (Geological Survey of Western Australia) انجام شده است.

محل مورد بررسی، گنبد قطب شمال در منطقه پیلبارا (Pilbara) در غرب استرالیا است؛ یک ساختار سنگی که سال‌ها درباره منشأ آن به عنوان یک اثر برخورد سیارکی باستانی بحث وجود داشت.

تیم تحقیقاتی با استفاده از روش‌های پیشرفته تاریخ‌گذاری مواد معدنی توانستند به پرسشی که سال‌ها بدون پاسخ مانده بود، پاسخ دهند: این برخورد دقیقاً چه زمانی رخ داده است؟

چگونه دانشمندان سن دهانه برخوردی را تعیین کردند؟

کلید تعیین سن جدید، ماده معدنی زیرکن (Zircon) بود؛ ماده‌ای که مقاومت بسیار بالایی در برابر تغییرات زمین‌شناسی دارد و می‌تواند نشانه‌های شیمیایی خود را برای میلیارد‌ها سال حفظ کند.

زیرکن هنگام تشکیل، عنصر اورانیوم را در ساختار خود جای می‌دهد. اورانیوم نیز با سرعتی مشخص به سرب تبدیل می‌شود و همین فرآیند امکان تعیین سن دقیق مواد معدنی را فراهم می‌کند.

در گنبد قطب شمال، برخی از بلور‌های زیرکن دارای شکل‌های شاخه‌ای و اسکلتی خاصی هستند که تیم کرکلند آنها را اثر مستقیم برخورد سیارک می‌داند.

هنگامی که سیارک برخورد کرد، گرمای شدید ناشی از ضربه باعث شد بلور‌های قدیمی زیرکن دچار اختلال شوند، بخشی از آنها دوباره متبلور شوند و در برخی مناطق مواد معدنی جدیدی رشد کنند.

بلور‌هایی که تاریخ یک برخورد ویرانگر را ثبت کردند

این بلور‌های تغییر یافته در اثر برخورد، لحظه آسیب و دگرگونی سنگ‌ها را ثبت کرده‌اند. به بیان دیگر، آنها یک ساعت معدنی ایجاد کرده‌اند که زمان برخورد را نشان می‌دهد.

کریس کرکلند در این باره گفت:

«این برخورد یک “ساعت معدنی” از خود بر جای گذاشت. با تاریخ‌گذاری مواد معدنی که در سنگ‌های آسیب‌دیده دوباره ساخته شده یا تازه رشد کرده‌اند، اکنون می‌توانیم زمان وقوع این رویداد خارق‌العاده را مشخص کنیم.»

او افزود:

«شواهد کلیدی از زیرکن به دست می‌آید؛ ماده‌ای کوچک، اما فوق‌العاده مقاوم که می‌تواند زمان زمین‌شناسی را برای میلیارد‌ها سال حفظ کند. برخی زیرکن‌های موجود در گنبد قطب شمال دارای شکل‌های غیرمعمول شاخه‌ای و اسکلتی هستند.»

«ما این موارد را به عنوان بلور‌های تغییر یافته در اثر برخورد تفسیر می‌کنیم؛ بلور‌هایی که زمانی تشکیل شدند که زیرکن قدیمی در اثر گرمای شدید برخورد دچار اختلال شد، بخشی از آن دوباره متبلور شد و در برخی نقاط رشد مجدد یافت. این بلور‌ها رویدادی مربوط به حدود ۳ میلیارد سال پیش را ثبت کرده‌اند که به باور ما بهترین تخمین برای زمان برخورد است.»

دو ساعت معدنی مستقل، یک نتیجه مشابه

تعیین تاریخ با استفاده از یک سیستم معدنی می‌تواند امیدوارکننده باشد، اما زمانی که دو سیستم معدنی مستقل به یک تاریخ مشابه برسند، نتیجه بسیار قابل اعتمادتر خواهد بود.

برای تأیید یافته‌ها، پژوهشگران ماده معدنی دیگری به نام آپاتیت (Apatite) را نیز بررسی کردند. این ماده زمانی شکل گرفته است که مایعات داغ پس از برخورد سیارک از میان سنگ‌های آسیب‌دیده عبور کرده‌اند.

آپاتیت و زیرکن به فرآیند‌های زمین‌شناسی متفاوتی واکنش نشان می‌دهند و با سیستم‌های شیمیایی متفاوتی تاریخ‌گذاری می‌شوند.

کرکلند گفت:

«هماهنگی میان دو سیستم معدنی متفاوت به ما اطمینان می‌دهد که نشانه یک رویداد بزرگ و واحد را مشاهده می‌کنیم؛ یعنی برخورد یک شهاب‌سنگ.»

این هماهنگی اهمیت زیادی دارد، زیرا تاریخ‌گذاری دهانه‌های برخوردی بسیار قدیمی واقعاً دشوار است. در طول میلیارد‌ها سال، سنگ‌ها تحت تأثیر گرما، فشار و جریان مایعات تغییر می‌کنند.

این فرآیند‌ها می‌توانند نشانه‌های اولیه برخورد را از بین ببرند یا دوباره تنظیم کنند و تشخیص لحظه برخورد از اتفاقاتی که بعد‌ها در تاریخ طولانی زمین‌شناسی رخ داده‌اند را دشوار سازند.

قدیمی‌ترین اثر برخورد از دوران آرکئن

سن جدید فقط یک پرسش درباره یک ساختار در منطقه پیلبارا را حل نمی‌کند؛ بلکه جایگاه گنبد قطب شمال را در داستان بزرگ‌تر تاریخ اولیه زمین تغییر می‌دهد.

دوران آرکئن (Archean Eon) تقریباً از ۴ تا ۲.۵ میلیارد سال پیش ادامه داشت. این دوره زمانی بود که نخستین پوسته‌های قاره‌ای پایدار زمین در حال شکل‌گیری بودند.

در آن زمان، سیاره زمین داغ‌تر، از نظر زمین‌شناسی فعال‌تر و پس از شکل‌گیری منظومه شمسی، به طور مداوم هدف برخورد سیارک‌ها و دنباله‌دار‌ها قرار می‌گرفت. این برخورد‌ها آثار خود را بر جای گذاشتند.

یافتن این آثار، تعیین سن آنها و درک تأثیرشان بر زمین اولیه، یکی از چالش‌های مهم در علوم سیاره‌ای محسوب می‌شود. دلیل اصلی این موضوع، کمیابی سنگ‌های آن دوره، تغییرات شدید آنها و دشواری تفسیرشان است.

کرکلند گفت:

«سن جدید، ساختار گنبد قطب شمال را به عنوان قدیمی‌ترین دهانه برخوردی شناخته‌شده زمین و تنها نمونه تأییدشده از دوران آرکئن معرفی می‌کند؛ دوره‌ای که نخستین قاره‌های زمین در حال شکل‌گیری بودند.»

«این کشف، سابقه برخورد‌های زمین را به دوره‌ای دورتر از هر دهانه‌ای که تاکنون با تاریخ‌گذاری دقیق شناخته شده بود، منتقل می‌کند و نگاهی نادر به فرآیند‌های خشنی ارائه می‌دهد که زمین اولیه را شکل دادند.»

خواندن گذشته خشن زمین با کمک سنگ‌های باستانی

منطقه پیلبارا در غرب استرالیا یکی از معدود نقاط روی زمین است که سنگ‌های دوران آرکئن در سطح زمین به مقدار کافی حفظ شده‌اند تا مورد مطالعه قرار گیرند.

همین حفظ‌شدگی است که امکان کشف‌هایی مانند این را فراهم می‌کند. ساختار زمین‌شناسی این منطقه به شکلی باقی مانده که فناوری‌های مدرن می‌توانند اطلاعات آن را استخراج کنند.

کرکلند توضیح داد:

«دهانه‌های برخوردی باستانی بسیار دشوار تاریخ‌گذاری می‌شوند، زیرا در طول میلیارد‌ها سال، سنگ‌ها توسط گرما، فشار و مایعات تغییر کرده‌اند؛ فرآیند‌هایی که می‌توانند نشانه‌های اولیه برخورد را پنهان یا دوباره تنظیم کنند.»

«کاری که ما در اینجا توانستیم انجام دهیم، جدا کردن لحظه برخورد از تاریخ طولانی زمین‌شناسی آن است.»

این مطالعه در مجله علمی Geology منتشر شده است.

سؤالات متداول درباره قدیمی‌ترین دهانه برخوردی زمین

قدیمی‌ترین دهانه برخوردی زمین کجاست؟

قدیمی‌ترین دهانه برخوردی شناخته‌شده زمین در ساختار گنبد قطب شمال در منطقه پیلبارا، غرب استرالیا قرار دارد.

سن قدیمی‌ترین دهانه برخوردی زمین چقدر است؟

این دهانه حدود ۳ میلیارد سال قدمت دارد و مربوط به دوران آرکئن است.

دانشمندان چگونه سن این برخورد را مشخص کردند؟

آنها با استفاده از تاریخ‌گذاری بلور‌های زیرکن و آپاتیت، زمان وقوع برخورد را تعیین کردند.

چرا تاریخ‌گذاری دهانه‌های برخوردی قدیمی دشوار است؟

زیرا سنگ‌ها در طول میلیارد‌ها سال تحت تأثیر گرما، فشار و جریان مایعات تغییر می‌کنند و نشانه‌های اولیه برخورد را ممکن است از دست بدهند.

جمع‌بندی: پنجره‌ای به گذشته ۳ میلیارد ساله زمین

قدیمی‌ترین دهانه برخوردی زمین اکنون یک رکورد علمی مهم از دوران شکل‌گیری نخستین قاره‌ها محسوب می‌شود. مطالعه گنبد قطب شمال نشان می‌دهد که چگونه بلور‌های کوچک معدنی می‌توانند داستان رویداد‌های عظیم کیهانی را برای میلیارد‌ها سال حفظ کنند.

کشف‌های مشابه می‌توانند به دانشمندان کمک کنند تا درک دقیق‌تری از دوران پرآشوب اولیه زمین به دست آورند. 

منبع: فوت وفن