صفحات تکتونیکی زمین ۳.۲ میلیارد سال قدمت دارند

سطح زمین مدام در حال تغییر است و صفحات تکتونیکی همواره در حال چرخش و جابجایی‌اند، این تغییرات و جابجایی‌ها، رشته‌‌کوه می‌سازند، کف دریاها را از هم جدا می‌کنند و سبب بروز زمین‌لرزه‌های شدید می‌شوند.

اینک، پژوهش‌‌های جدید به یافته‌های پیشین شواهد جدیدی اضافه کرده‌اند و دانشمندان نشان داده‌اند که این حرکات و تغییرات، ۳.۲ میلیارد سال پیش آغاز شده‌اند. در بین زمین‌شناسان همواره این بحث وجود داشت که زمین دقیقا از چه زمانی از یک گوی سنگی داغ یکپارچه به مرحله بعدی رفت و تغییر کرد. مقاله جدید دانشمندان نشان می‌دهد که این فاز انتقال، حدود ۱.۳ میلیارد سال پس از شکل‌گیری زمین، رخ داده است.

ژنگ شیانگ لی، یکی از نویسندگان این مقاله و متخصص ژئودینامیک در دانشگاه کرتین استرالیا، در گفت‌وگو با لایو‌ساینس می‌گوید این نقطه عطف در ۳.۲ میلیارد سال پیش اتفاق افتاده است. او و همکارانش پژوهشی را در سال ۲۰۲۰ منتشر کردند که بر اساس آن، در شیمی سنگ‌هایی که حدود ۳.۲ میلیارد سال پیش در گوشته زمین شکل گرفته‌اند، تغییراتی رخ داده است. این تغییرات به این اشاره می‌کند که یک فرآیند «اختلاط مجدد» اتفاق افتاده است.

این فرآیند شامل انتقال مواد معدنی از پوسته به داخل گوشته و همچنین حرکت سنگ‌های گوشته به سمت سطح بوده است. پدیده‌ای که به باور دانشمندان نشانه‌ای بر آثار تکتونیک صفحه‌ای و به عبارتی زمین‌ساخت‌ ورقه‌ای است. سایر پژوهشگران نیز شواهدی از چنین تغییراتی را در همین دوره زمانی مشاهده کرده بودند. برای نمونه، مقاله‌ای در سال ۲۰۲۰ در مجله «ساینس ادونسز»، شواهدی مغناطیسی مبنی بر حرکت صفحه‌ای زمین در مقیاس بزرگ در ۳.۲ میلیارد سال پیش یافته بود. بااین‌حال، به گفته ژنگ شیانگ لی، هنوز در مورد زمان و چگونگی شروع این فرآیندها بحث وجود دارد.

زمین‌ساخت صفحه‌ای چه زمانی شروع شد؟

او در این بررسی جدید به همراه یکی دیگر از ژئوشیمی‌دان‌های دانشگاه کرتین بر ذخایر بزرگ سرب و روی در استرالیا تمرکز کردند. دانشمندان از نسبت تغییرات مولکولی اورانیوم، توریم و سرب به‌مثابه ساعتی برای اندازه‌گیری رویدادهایی که در اعماق تاریخ زمین رخ داده‌اند استفاده کردند. دنیس فوگروس از دانشگاه کرتین، یکی از نویسندگان این مقاله، می‌گوید که بازه زمانی رسوبات بررسی‌شده در استرالیا از ۳.۴ میلیارد سال پیش تا ۲۸۵ میلیون سال پیش را شامل می‌شود.

شیانگ لی با اشاره به این‌که این بررسی جدید هم به عدد ۳.۲ میلیارد سال پیش می‌رسد و این زمان، یک نقطه عطف در تغییرات درونی زمین محسوب می‌شود، می‌گوید پیش‌ازاین، زمین به الگوی «لایه کیکی» هسته، گوشته و پوسته که امروزه نیز مشاهده می‌شود، تغییر‌شکل داده بود. به گفته او، این لایه‌بندی در اثر گرانش صورت گرفته است، به‌طوری که عناصر سنگین‌تر به سوی هسته فرو می‌روند و عناصر سبک‌تر به سمت پوسته بالا جابجا می‌شوند.

به گفته دانشمندان، حدود ۳.۲ میلیارد سال پیش این لایه‌ها شروع به اختلاط مجدد کردند، تکتونیک صفحه‌ای ورقه‌های پوسته را به داخل گوشته بازگرداند و عواملی همچون آتش‌فشان‌ نیز عناصر گوشته را به سطح ‌آوردند. پژوهشگران همچنین دریافتند که شروع این فرآیند پیچیده بوده و لزوما در سراسر سیاره، زمان‌بندی دقیقی نداشته است.

یافته‌های جدید که در شماره ماه اوت مجله «ارس-ساینس ریویوز» منتشر شد، نشان می‌دهد که پژوهشگران باید سیستم تاریخ‌یابی اورانیوم-تورم-سرب خود را از نو تنظیم کنند تا این تفاوت‌هایی جزئی و ظریف را به دست آورند. به گفته لی، اگر ما به‌دقت با آن کار نکنیم، ممکن است ده‌ها میلیون یا صدها میلیون سال خطا در تخمین تاریخ و قدمت و زمان‌بندی داشته باشیم.

پژوهشگران در حال حاضر برای درک چگونگی آغاز زمین‌ساخت صفحه‌ای احتمالا ۳.۲ میلیارد سال پیش، از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای استفاده می‌کنند. او می‌گوید سرد شدن زمین از شکل اقیانوسی از مواد مذاب به چیزی معتدل‌تر و جامدتر، ممکن است در این تغییرات نقش مهمی داشته باشد. به گفته او، نخستین انگیزه دانشمندان این است که اطلاعات به دست آمده را مستند کنند و ببینند چگونه کل زمین از یک توپ سرخ‌رنگ اولیه از طریق تکتونیک صفحه‌ای به مرمر سبزرنگی تکامل‌یافته -که امروزه شاهد آنیم- تبدیل شده است.