تاریخ علمی جهان – بخش هشتم

شکل گیری زمین

زمین از بدو تولدش تا کنون دچار آشوبهای فراوانی شده است. زمانی گویی از آتش و گاهی سرتاسر یخ. زمانی کاملا پوشیده از آبهای خروشان و گاهی دارای اتمسفر مسموم. با این اوضاع این سیاره چگونه به تنها مسکن شناخته شده برای موجودات زنده تبدیل شد؟ اگر چه امروزه زمین، خانه ۱۰ تا ۱۴ میلیون گونه از زندگی است، با این حال این تعداد فقط حدود ۰٫۱ % موجودات زنده بسیار خوش شانسی هستند که باقی مانده اند. بیش از ۹۹٫۹ % آنها منقرض شده اند. در هر صورت خیلی عوامل دست به دست هم داده اند تا حیات و به ویژه انسان قدم بر روی زمین بگذارد.

12بیش از ۲۰۰ سال است که دانشمندان به شکلی خستگی ناپذیر در تلاش برای شناخت تاریخ و چگونگی شکل گیری زمین هستند. اگر چه سالهای متمادی کشیشان با استناد به انجیل به عنوان یگانه مرجع دانش، عمر زمین را ۶۰۰۰ سال بیان می کردند، اما حدود اواخر قرن هفدهم یک زمین شناس اسکاتلندی به نام جیمز هاتن با مشاهده لایه های سنگی به این نتیجه رسید که آنها خیلی به کندی در اثر رسوبات شکل گرفته اند. حدس او برای تشکیل لایه های سنگی در زیر دریاها بیش از صدها هزار سال بود. تحقیقات او نشان می داد که سنگها قابل اعتماد تر از انجیل می باشند!

در بدو تولد، زمین همچون یک گوی آتشین با اقیانوسی از سنگ مذاب و دمایی حدود ۴۵۰۰ درجه سانتیگراد بوده است. چنین تولدی برای زمین ، اولین بار توسط کلوین پیشنهاد شد. وی با مشاهده آتشفشانها به این نتیجه رسید که زمانی تمامی زمین همچون درونش مذاب بوده و آهسته و پیوسته، پوسته آن خنک شده و به صورت امروزین در آمده است. بدین ترتیب وی از ترمودینامیک برای محاسبه عمر زمین استفاده کرد. در یک آزمایش ساده، شما نیز می توانید دو گوی کروی با قطر مختلف را به دمای اولیه زمین رسانده و اختلاف زمان سرد شدن آنها را تا دمای محیط اندازه بگیرید. از طریق متناسب کردن این اختلاف قطر گویها با قطر زمین می توان زمان سرد شدن این سیاره را به دست آورد. کلوین با روشهای دقیق تر، عمر زمین را ۲۰ میلیون سال محاسبه کرد. آنچه که سبب اشتباه محاسبات کلوین می شد، بی اطلاعی طبیعی ایشان از یک منبع گرمایی درون زمین بود که از خنک شدن زمین مطابق آنچه کلوین می پنداشت، جلوگیری می کرد: رادیو اکتیویته!

در ابتدای پیدایش زمین، عناصر رادیو اکتیو اورانیوم، توریوم و پتاسیوم فراوان بود. تجزیه این عناصر، زمین را به مدتی بسیار طولانی گرم نگه می داشت. نکته جالب اینکه در نهایت همین عناصر رادیو اکتیو بودند که به دقیق ترین روش برای تعیین طول عمر زمین و سنگها تبدیل شدند! در سال ۱۹۱۱ یک دانشجوی ۲۱ ساله زمین شناسی به نام آرتور هولمز بریتانیایی پیشگام این روش شد. تجزیه اورانیوم به سرب که با سرعت ویژه ای انجام می پذیرد، اساس کار را تشکیل می دهد. هولمز نیز با اندازه گیری نسبت اورانیوم به سرب در بلورهای سنگی می توانست قدمت آنها را محاسبه کند. بدین ترتیب عمر زمین از میلیون به سمت میلیارد سال جهش کرد. محاسبات از یک میلیارد سال آغاز شد و با بهبود فرآیند کار به سه و در نهایت به ۴٫۵ میلیارد سال افزایش یافت. عدد آخر به اندازه ای تکرار پذیر بود که از سوی جامعه علمی کاملا پذیرفته شد. این دنیای شیرین علم در پس تمام دشواریهای لذت بخش جستجوی واقعیت است. اطلاعات و واقعیتهای علمی گم نمی شوند، فقط خود را چنان مخفی می کنند که تنها افراد کنجکاو، خستگی ناپذیر و تشنه علم می توانند آنها را بیابند!

شکل گیری زمین (پیدایش اقیانوسها)

آب از مهمترین اجزایی است که سیاره زمین را آماده پذیرش حیات نمود. یک میلیارد سال پس از تولد زمین، سرتاسر این سیاره را آب فرا گرفته بود. اما قبل از آن هم آب وجود داشته است و دانشمندان اثرآن را حتی در ۱۰۰ میلیون سال اولیه زمین یافته اند! این سنجش توسط بلورهای زیرکون حامل اورانیوم صورت می گیرد که علاوه بر قدمت سنجی زمین، آثار شیمیایی آب را نیز در خود نگه می دارند. با تولید اتم اکسیژن توسط سوپرنواها و ترکیب آن با هیدروژن موجود در سحابیها، آب به وجود می آید و بخشی از آن نیز در زمین اولیه محبوس بوده است، اما این همه آب بر روی زمین از کجا آمده است؟! هنوز توافقی علمی در این زمینه حاصل نشده است. برخی دانشمندان خواستگاه اصلی آب را در فضای خارج زمین جستجو می کنند: سیارکها و ستاره های دنباله دار! اینها منابعی غنی از آب بوده و می توانسته اند با سقوط خود، زمین را آبیاری کرده باشند. در هر صورت همراه با خنک شدن زمین، مقادیر زیادی دی اکسید کربن و بخارآب، جو غلیظ زمین را تشکیل دادند. فرآیند چند صد میلیون ساله نشت تدریجی آب ذخیره شده در مواد معدنی و فوران آتشفشانها، منبع تولید بخار آب بوده اند. بدین ترتیب ضخیم ترین ابرهای تاریخ زمین در جو شکل گرفته بودند. با خنک تر شدن زمین در حدود ۴ میلیارد سال قبل …!

15در پربارانترین منطقه دنیا یعنی چراپونجی هندوستان حتی ۶ ماه باران بی وقفه گزارش شده است. اما این در مقابل باران ۴ میلیارد سال قبل، آب بازی هم محسوب نمی شود! در آن زمان توفانهای تندری آغاز شده و برای میلیونها سال باران می بارد! در پایان این بارش ۹۰% سطح زمین از اقیانوسهای عمیق پوشیده شده بود. اقیانوسهایی که به خاطر مقادیر زیاد آهن ، رنگشان سبز زیتونی بود. در همان زمان، آسمان به خاطر غلظت بالای دی اکسید کربن سرخ رنگ می نمود. فشار اتمسفر می توانست بدن آدمی را له کند و دما به نزدیکی نقطه جوش آب می رسید. این شرایط حدود ۵۰۰ میلیون سال دیگر دوام آورد تا اینکه فعالیت آتش فشانها از سر گرفته شد. این بار سنگهای سخت و سبک گرانیت از دل آنها به بیرون فوران می کرد. سبکی گرانیت باعث قرار گرفتن آن روی پوسته بازالتی اقیانوسها و سختی و مقاومت آن در برابر فرسایش و نیروی خروشان اقیانوسها، باعث تشکیل قاره ها شد! بنابراین نخستین قاره ها حدود ۳٫۴ میلیارد سال قبل پیدا شده و توسعه یافتند. این قاره ها تا همین امروز نیز در حال تغییر و جابجایی می باشند.

از این زمان به بعد، استرو ماتولیتها که معمولا در نواحی کم عمق تشکیل می شدند، چهره زمبن را دگرگون کردند. این توده های زنده که عمدتا از سیانو باکتریها تشکیل می شدند و به آنها جلبکهای آبی نیز می گویند، برای اولین بار با عمل فتو سنتز، گاز اکسیژن را تولید و روانه اقیانوسها و جو زمین کردند. این اکسیژن با اکسید کردن آهن اقیانوسها و رسوب آنها، رنگ این آبها را از سبز به آبی تغییر داد. همچنین رقیق شدن جو توسط اکسیژن، رنگ آن را از سرخ به آبی متمایل ساخت و بدین ترتیب پس از حدود دو میلیارد سال تولید اکسیژن، سیاره آبی رنگ شکل گرفت.

شکل گیری زمین (جابجایی قاره ها)

در ۱٫۵ میلیارد سال قبل تقریبا ۲۵% زمین از قاره ها پوشیده شده بود.حیات در حال تکامل بود. اما این قاره ها به شکلی آرام و نامحسوس در حال حرکت و جابجایی بودند! حتی تا اوایل قرن بیستم، باور بر این بود که قاره ها ثابت هستند. اما فسیلهایی مانند تریلوبایتها که قادر به انتقال از طریق اقیانوسها نیستند و در چند قاره پیدا شده اند، معمای عجیبی را پیش روی زمین شناسان می گذارد! در سال ۱۹۱۲ این آلفرد واگنر آلمانی بود که برای اولین بارجابجایی قاره ها را مطرح کرد. وی با اشاره به فسیلهای پراکنده و تناسب در برآمدگی و فرو رفتگی قاره ها، بیان داشت که قاره ها در گذشته به یکدیگر چسبیده بوده و سپس از هم جدا شده اند. در زمان جنگ جهانی، نیروی دریایی آمریکا نقشه نسبتا کاملی از کف اقیانوسها به منظور جنگ زیر دریایئها تهیه کرد. این نقشه نمایشگر کوهها، گسلها و آتشفشانهایی بود که در کف اقیانوسها وجود داشته و پوسته آنها را به صفحات عظیمی تقسیم می کند. همین صفحات، زیر بنای علم جدید تکتونیک صفحه ای را بنا گذاشت.

در اعماق زمین، جایی که جبه وجود دارد، یک جریان همرفتی از گرما توسط سنگهای مذاب وجود دارد. جایی که این جریان به سطح نفوذ می کند، صفحات شکاف خورده و گسل پدید می آید. در این شکاف، پوسته جدید اقیانوسی تشکیل می شود. در بخشی از زمین که جریانات جبه به سمت اعماق زمین می روند، همچون چسب روان، پوسته اقیانوسی قدیمی را نیز همراه خود به داخل می کشند. تشکیل پوسته جدید و فرو رفتن پوسته قدیم، فرآیندی است که جابجایی صفحات اقیانوسی را سبب میشود. قاره ها بر روی این صفحات قرار دارند و بدین ترتیب، قاره ها نیز حرکت می کنند. چنین فرآیندی امروزه در ایسلند به خوبی قابل مشاهده است. جابجایی قاره ها حدود ۲٫۵ سانتی متر در سال است.

14علم تکتونیک صفحه ای می تواند تا یک میلیارد سال گذشته را ردیابی کند. در این زمان تمام قاره ها به یکدیگر نزدیک شده و در قطب جنوب به یکدیگر می چسبند و بزرگترین صحرای خشک و بی جان تاریخ زمین را به نام رودینیا تشکیل می دهند. رودینیا نه تنها خود عاری از حیات بود، بلکه می رفت که حیات اقیانوسها و کل زمین را نیز منقرض کند! در آن زمان اشکال نخستین زندگی به موازات استرو ماتولیتها در حال رشد بودند تا اینکه …!

حدود ۷۰۰ میلیون سال پیش ، ابر قاره رودینیا مسیر جریان آب گرم استوا به سمت قطبها را مسدود می کند. بدون این جریان گرم، مناطق قطبی منجمد شدند. همینکه بخشی بزرگی از قطبهای زمین یخ زد و به رنگ سفید درآمد، یک واکنش زنجیره ای ادامه می یابد. بخش یخ زده، نور خورشید را منعکس می کند و به نوبه خود باعث سردتر شدن زمین می شود. سرمای بیشتر معادل است با افزایش سطح یخی که به نوبه خود نور بیشتری را منعکس می کند. سطوح یخی از قطبها پیشرفت می کنند و در استوا به یکدیگر می رسند. نتیجه اینکه بزرگترین انجماد تاریخ زمین رقم خورده و سطح زمین به یک گلوله برفی سفید با دمای – ۴۰ درجه تبدیل می شود! حیات در زیر یک لایه یخی به ضخامت بیش از ۱٫۵ کیلومتر و در تاریکی مطلق به دام افتاده بود. بیشتر ارگانیسمهای زنده در آن زمان نابود شدند و بقیه نیز منتظر چنین سرنوشتی بودند ، تا اینکه …

ادامه دارد »»»

نویسنده : احمد مصدر / سایت علمی بیگ بنگ

منابع: Earth , History_of_the_Earth

سرگذشت زمین، پاتریک مور و پیتر کترمول ، ترجمه عباس جعفری

اسرار کهکشانها، گورویچ و چرنین، ترجمه نوقابی

(12 نفر , میانگین : 5٫00 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=37322
احمد مصدر

احمد مصدر

نویسنده این مطلب : احمد مصدر ، فوق ليسانس شيمي. علاقمند به علوم مختلف از جمله فيزيك و فلسفه علم می باشد و به عنوان نویسنده در وب سایت بیگ بنگ فعالیت می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

یک پاسخ

  1. مجید ادیب گفت:

    این سری مطالبتون فوف العاده اس
    خسته نباشید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *