نقش کریستال‌های ۴ میلیارد ساله در درک بهتر زمین

به گزارش مجله خبری نگارو به نقل از تی ای، درک ماهیت فرآیند‌های تکتونیکی ماگمایی در طول تاریخ اولیه زمین به عنوان یکی از سوالات مهم در زمین شناسی پرکامبرین باقی مانده است. در حالی که برخی فرضیه‌ها نشان می‌دهند که زمین ساخت صفحه‌ای در دوران پیشازیستی یا هادئن آغاز شده است، برخی دیگر نشان می‌دهند که هادئن با پوسته اولیه با عمر طولانی و عدم وجود فرآیند‌های زمین‌ساخت صفحه‌ای پدید آمده است.

پیشازیستی یا هادئن (Hadean) دورانی زمین‌شناختی شامل حدفاصل بین پیدایش منظومه خورشیدی تا قدیمی‌ترین سنگ‌های شناخته‌شده در سطح زمین است.

در این مطالعه جدید دانشمندان برخی از کریستال‌های بسیار کمیاب، باستانی و تقریبا غیرقابل تخریب به اندازه دانه‌های کوچک شن به نام زیرکُن را برای سرنخ‌های شیمیایی در مورد شروع پدیده زمین‌ساخت صفحه‌ای تجزیه و تحلیل کردند.

مطالعه آن‌ها نشان داد که این زیرکن‌ها حدود ۳.۸ میلیارد سال پیش در ژئوشیمی تغییر چشمگیری داشته‌اند. این تغییر باعث می‌شود که دانه‌ها شبیه زیرکن‌هایی باشند که امروزه در محیط‌های داغی که زمین‌ساخت صفحه‌ای در آن اتفاق می‌افتد تشکیل شده‌اند.
"ناجا دراگون" (Nadja Dragon) استادیار علوم زمین و سیاره‌ای از هاروارد و نویسنده ارشد این مطالعه گفت: قبل از ۳.۸ میلیارد سال پیش، سیاره به نظر پویا نبود. امروزه پوسته‌های زیادی در نواحی فرورانش دائما از بین می‌روند و پوسته جدیدی ایجاد می‌شود.

زیرکن‌ها را می‌توان کپسول‌های زمانی کوچکی در نظر گرفت که سرنخ‌های شیمیایی از ۵۰۰ میلیون سال اول زمین را در خود نگه می‌دارند. برخی از آن‌ها در ماگمای سیاره و بیش از چهار میلیارد سال پیش و زمانی که زمین هنوز در مراحل اولیه زمین شناسی خود بود، تولید شدند. این موضوع آن‌ها را به قدیمی‌ترین مواد شناخته شده جهان تبدیل می‌کند. اسرار آن‌ها را می‌توان با بررسی آن‌ها با لیزر کشف کرد.

دانشمندان این مطالعه نیز همین کار را برای مطالعه خود انجام دادند. آن‌ها متوجه شدند که با سرد شدن سیاره، تعداد زیادی پوسته جدید تشکیل شده است. نشانه‌های ژئوشیمیایی زیرکن‌ها شبیه نشانه‌های موجود در نواحی فرورانش و جایی که دو صفحه تکتونیکی با هم برخورد می‌کنند و یکی زیر دیگری می‌لغزد و به داخل گوشته می‌رود، شد.

دانشمندان خاطرنشان کردند که مشخص نیست که آیا مناطق فرورانش ۳.۸ میلیارد سال پیش وجود داشته است یا خیر، اما آنچه شناخته شده است این است که پوسته جدید تشکیل شده احتمالا در نتیجه نوعی از زمین ساخت صفحه‌ای بوده است.

این تحقیق نشان می‌دهد حرکت تکتونیکی در ۴.۵ میلیارد سال اولیه زمین رخ داده است. دانشمندان ۳۹۳۶ زیرکن جدید به دست آمده از آفریقای جنوبی را طی این مطالعه بررسی کردند. سی و سه مورد از آن‌ها حداقل چهار میلیارد سال سن داشتند. پس از بررسی آن‌ها محققان گفتند: برخی زیرکن‌های آفریقای جنوبی بین ۴.۱ تا ۳.۳ میلیارد سال سن داشتند.

دانشمندان ایزوتوپ هافنیوم، ایزوتوپ اکسیژن و ترکیبات عناصر کمیاب بلور‌های زیرکن را نیز بررسی کردند. آن‌ها دریافتند به عنوان مثال، ایزوتوپ هافنیوم نکاتی را در مورد شکل‌گیری و تکامل پوسته زمین ارائه می‌کند. ایزوتوپ‌های اکسیژن در مورد اینکه آیا اقیانوس‌ها وجود دارد یا خیر و عناصر کمیاب نیز نکاتی در مورد ترکیب پوسته ارائه می‌کند. داده‌ها نشان می‌دهد که سرعت تشکیل پوسته تقریبا چهار میلیارد سال پیش شروع به افزایش کرده است.

دراگون گفت: همه آن‌ها آغاز این تغییر را بین ۳.۸ تا ۳.۶ میلیارد سال پیش نشان می‌دهند. کار‌های زیادی برای انجام دادن وجود دارد. من حتی نمی‌دانم از کجا شروع کنم.