بمباران بیامان زمین توسط سیارکها تشکیل اولین قارهها را به تأخیر انداخت
محققان می گویند که برخوردهای پی در پی سیارک ها آنقدر گرما تولید کرد که پوسته اولیه زمین فرصت سخت شدن و تشکیل اولین قاره ها را نداشت.
امروزه سیاره زمین تقریباً هیچ شباهتی به دوران کودکی خود ندارد. بیشتر شواهد مربوط به صدها میلیون سال اول تاریخ زمین از بین رفته است و همین امر باعث شده تا دانشمندان این دوره را یکی از مرموزترین فصل های تاریخ سیاره ما بدانند. یک تحقیق جدید نشان می دهد که شاید علت این معمای باستانی نه تنها فعالیت های زمین شناسی، بلکه بمباران بی امان سیارک ها در ابتدای شکل گیری منظومه شمسی بوده است.
دوره ای که از زمان شکل گیری زمین یعنی حدود 4.5 میلیارد سال پیش تا حدود 4 میلیارد سال پیش ادامه داشت، در زمین شناسی به هادین (پیش از تاریخ) معروف است. تنها چند سنگ بسیار قدیمی و چند بلور زیرکون از این دوره زمانی باقی مانده است که سرنخ های محدودی در مورد وضعیت زمین جوان در اختیار محققان قرار می دهد. تقریباً تمام پوسته اولیه زمین از بین رفته است و به همین دلیل، دانشمندان مدت هاست در تلاش بوده اند تا بفهمند چرا هیچ اثری از اولین قاره های زمین وجود ندارد.
تا به حال، بسیاری از دانشمندان معتقد بودند که پوسته اولیه زمین به تدریج توسط تکتونیک صفحه ای از بین رفته است. در این فرآیند، بخشهایی از پوسته در اعماق زمین فرو میروند، ذوب میشوند و مجدداً در ساخت پوسته جدید استفاده میشوند. اما محققان به سرپرستی تیم جانسون، زمین شناس دانشگاه کرتین استرالیا، معتقدند که این داستان ممکن است خیلی زودتر و از زمانی شروع شده باشد که پوسته زمین هنوز فرصتی برای تبدیل شدن به یک ساختار پایدار نداشته است.
به گفته این گروه تحقیقاتی، زمین جوان در طول صدها میلیون سال اول تاریخ خود بارها مورد اصابت سیارک های غول پیکر قرار گرفت. این برخوردها نه تنها دهانه های برخوردی ایجاد کردند، بلکه مقدار زیادی انرژی را به سیاره منتقل کردند. این انرژی در نهایت به گرما تبدیل شد و بخش بزرگی از پوسته زمین و گوشته بالایی را برای مدت طولانی داغ و نیمه مذاب نگه داشت.
تیم جانسون میگوید: «برخوردها مقدار زیادی انرژی وارد زمین کردند و این انرژی باید به نحوی جذب میشد. گرمای ناشی از برخوردها احتمالاً بخش زیادی از پوسته اولیه را ضعیف و تا حدی مذاب کرده است و در نتیجه سنگ ها نمی توانند برای مدت طولانی زنده بمانند.
ممکن است این سوال مطرح شود که اگر تقریباً هیچ اثری از پوسته اولیه زمین باقی نمانده باشد، دانشمندان چگونه می توانند درباره برخوردهای میلیاردها سال پیش اظهار نظر کنند؟ پاسخ در نزدیکترین همسایه زمین، ماه نهفته است.
بر خلاف زمین، ماه تقریبا هیچ چرخه تکتونیک صفحه، فرسایش یا بازیافت پوسته ندارد. بنابراین، دهانه های برخوردی آن، مانند یک آرشیو طبیعی، تاریخچه برخوردهای منظومه شمسی را برای میلیاردها سال حفظ کرده اند.
جانسون می گوید: “اگر می خواهید بدانید در آغاز تاریخ زمین چه اتفاقی افتاده است، به ماه نگاه کنید.” من حتی این فرصت را داشتهام که بخشهای نازکی از نمونههای ماه را زیر میکروسکوپ بررسی کنم و تقریباً همه آنها نشانههایی از خرد شدن در اثر برخوردهای شدید را نشان میدهند.»
علاوه بر ماه، سطح عطارد، مریخ، سیارک ها و حتی شهاب سنگ های یافت شده روی زمین نیز تصویر نسبتاً کاملی از شدت برخورد در منظومه شمسی اولیه ارائه می دهد. به گفته جانسون، منطقی نیست که فکر کنیم تنها زمین از این بمباران عظیم جان سالم به در برده است.
در مطالعه خود، محققان به جای اینکه فقط تعداد برخوردها را بررسی کنند، سعی کردند محاسبه کنند که انرژی کل این برخوردها چه تأثیری بر ساختار داخلی زمین دارد.
به گزارش ScienceAlert، بر اساس مدل های کامپیوتری، زمین در دوره هادین تقریباً دائماً مورد اصابت اجرام بزرگ قرار می گرفت. بخشی از انرژی این برخوردها باعث ایجاد دهانه های بزرگ شد، بخشی از آن سنگ ها را به فضا پرتاب کرد و بخش مهمی نیز به صورت امواج ضربه ای قدرتمند در سراسر پوسته و گوشته پخش شد. این امواج در نهایت تبدیل به گرما شدند و دمای داخلی زمین را به شدت افزایش دادند.
تحقیقات قبلی همچنین نشان داده است که حتی یک ضربه بزرگ می تواند سیستم های آب گرم زیرزمینی را برای ده ها هزار سال فعال نگه دارد. اما مدل جدید نشان میدهد که مجموع برخوردهای متوالی در زمین اولیه احتمالاً گرمای مساوی یا بیشتر از کل گرمای داخلی زمین ایجاد میکند.
کریگ اونیل، ژئوفیزیکدان سیارهای و یکی از نویسندگان مقاله، میگوید که بیشتر این انرژی به صورت گرما وارد گوشته زمین شده و باعث بالا آمدن مواد داغ، ذوب سنگها و تولید حجم زیادی از ماگما میشود.
به گفته جانسون، اگرچه برخوردهای بزرگ در مقیاس زمین شناسی بسیار رایج بودند، اما فاصله زمانی بین آنها احتمالاً آنقدر طولانی بود که اگر انسانی در این مدت زندگی می کرد، ممکن بود فقط یک یا چند برخورد را در طول زندگی خود ببیند. او تصویری از زمین در آن زمان ترسیم می کند: جهانی که بیشتر سطح آن را اقیانوس های غنی از آهن به رنگ قهوه ای مایل به سبز پوشانده و آسمان نارنجی فاقد اکسیژن در بالای آن قرار دارد. در محل برخوردهای قدیمی، آتشفشانهای عظیمی شبیه به ایسلند یا هاوایی کنونی از میان آب بالا آمده و حجم زیادی از گدازه و گاز را فوران میکنند.
مدل های محققان نشان می دهد که گرمای ناشی از برخورد باعث می شود سنگ هایی که در چند کیلومتری سطح زمین قرار دارند نیمه مذاب باقی بمانند. در چنین شرایطی، پوسته زمان کافی برای ضخیم شدن و تشکیل صفحات تکتونیکی پایدار یا قاره های اولیه را نداشت. به عبارت دیگر، هر قسمت از پوسته که تشکیل شده بود، خیلی زود دوباره ذوب شد و وارد چرخه مواد مذاب شد. بنابراین اولین پوسته زمین بارها و بارها تشکیل شد و دوباره از بین رفت.
پس از کاهش شدت برخورد سیارک ها، زمین فرصت سرد شدن تدریجی پیدا کرد، پوسته ضخیم تر و سخت تر شد و شرایط برای تشکیل یک لیتوسفر پایدار و در نهایت آغاز تکتونیک صفحه ای فراهم شد که امروزه یکی از مهم ترین عوامل قابل سکونت بودن زمین به شمار می رود.
جانسون میگوید حتی ممکن است برخوردهای بعدی سیارکها خود نقشی در شکستن لیتوسفر اولیه و آغاز حرکت صفحات تکتونیکی داشته باشند. البته این فرضیه با دیدگاه رایج بسیاری از زمین شناسان که منشأ این فرآیندها را صرفاً در نیروهای داخلی زمین می دانند متفاوت است.
اگرچه فرضیه مورد بحث هنوز نیاز به بررسی بیشتر دارد و احتمالا سال ها طول می کشد تا شواهد بیشتری برای آن جمع آوری شود، اما می تواند پاسخ خوبی برای چندین سوال قدیمی زمین شناسی باشد.
به عنوان مثال، اگر زمین 4.5 میلیارد سال سن دارد، چرا تقریباً هیچ سنگ قاره ای از 500 میلیون سال اول تاریخ آن باقی نمانده است؟ چرا قدیمی ترین هسته های قاره زمین اغلب تقریبا دایره ای شکل هستند؟ یا چگونه ناپیوستگی های زمین شناسی عظیمی در سیاره ای که احتمالاً بیشتر سطح آن را آب پوشانده بود، شکل گرفت؟
به گفته جانسون، پاسخ بسیاری از این اسرار ممکن است در همان بارش عظیم سیارک ها باشد که میلیاردها سال پیش به زمین جوان برخورد کردند. وی تاکید می کند که زمین شناسان باید به اطلاعات ارزشمندی که ماه در مورد گذشته زمین در اختیار ما قرار می دهد توجه بیشتری داشته باشند. زیرا تنها ماه زمین در واقع یکی از کامل ترین آرشیوهای طبیعی تاریخ اولین منظومه شمسی است.
این تحقیق در مجله Science منتشر شده است.
منبع: زومیت
