شكل گيري زمين

زمين از بدو تولدش تا كنون دچار آشوبهاي فراواني شده است. زماني گويي از آتش و گاهي سرتاسر يخ. زماني كاملا پوشيده از آبهاي خروشان و گاهي داراي اتمسفر مسموم. با اين اوضاع اين سياره چگونه به تنها مسكن شناخته شده براي موجودات زنده تبديل شد؟ اگر چه امروزه زمين، خانه 10 تا 14 ميليون گونه از زندگي است، با اين حال اين تعداد فقط حدود 0.1 % موجودات زنده بسيار خوش شانسي هستند كه باقي مانده اند. بيش از 99.9 % آنها منقرض شده اند. در هر صورت خيلي عوامل دست به دست هم داده اند تا حيات و به ويژه انسان قدم بر روي زمين بگذارد.

بيش از 200 سال است كه دانشمندان به شكلي خستگي ناپذير در تلاش براي شناخت تاريخ و چگونگي شكل گيري زمين هستند. اگر چه سالهاي متمادي كشيشان با استناد به انجيل به عنوان يگانه مرجع دانش، عمر زمين را 6000 سال بيان مي كردند، اما حدود اواخر قرن هفدهم يك زمين شناس اسكاتلندي به نام جيمز هاتن با مشاهده لايه هاي سنگي به اين نتيجه رسيد كه آنها خيلي به كندي در اثر رسوبات شكل گرفته اند. حدس او براي تشكيل لايه هاي سنگي در زير درياها بيش از صدها هزار سال بود. تحقيقات او نشان مي داد كه سنگها قابل اعتماد تر از انجيل مي باشند!

در بدو تولد، زمين همچون يك گوي آتشين با اقيانوسي از سنگ مذاب و دمايي حدود 4500 درجه سانتيگراد بوده است. چنين تولدي براي زمين ، اولين بار توسط كلوين پيشنهاد شد. وي با مشاهده آتشفشانها به اين نتيجه رسيد كه زماني تمامي زمين همچون درونش مذاب بوده و آهسته و پيوسته، پوسته آن خنك شده و به صورت امروزين در آمده است. بدين ترتيب وي از ترموديناميك براي محاسبه عمر زمين استفاده كرد. در يك آزمايش ساده، شما نيز مي توانيد دو گوي كروي با قطر مختلف را به دماي اوليه زمين رسانده و اختلاف زمان سرد شدن آنها را تا دماي محيط اندازه بگيريد. از طريق متناسب كردن اين اختلاف قطر گويها با قطر زمين مي توان زمان سرد شدن اين سياره را به دست آورد. كلوين با روشهاي دقيق تر، عمر زمين را 20 ميليون سال محاسبه كرد. آنچه كه سبب اشتباه محاسبات كلوين مي شد، بي اطلاعي طبيعي ايشان از يك منبع گرمايي درون زمين بود كه از خنك شدن زمين مطابق آنچه كلوين مي پنداشت، جلوگيري مي كرد: راديو اكتيويته!

در ابتداي پيدايش زمين، عناصر راديو اكتيو اورانيوم، توريوم و پتاسيوم فراوان بود. تجزيه اين عناصر، زمين را به مدتي بسيار طولاني گرم نگه مي داشت. نكته جالب اينكه در نهايت همين عناصر راديو اكتيو بودند كه به دقيق ترين روش براي تعيين طول عمر زمين و سنگها تبديل شدند! در سال 1911 يك دانشجوي 21 ساله زمين شناسي به نام آرتور هولمز بريتانيايي پيشگام اين روش شد. تجزيه اورانيوم به سرب كه با سرعت ويژه اي انجام مي پذيرد، اساس كار را تشكيل مي دهد. هولمز نيز با اندازه گيري نسبت اورانيوم به سرب در بلورهاي سنگي مي توانست قدمت آنها را محاسبه كند. بدين ترتيب عمر زمين از ميليون به سمت ميليارد سال جهش كرد. محاسبات از يك ميليارد سال آغاز شد و با بهبود فرآيند كار به سه و در نهايت به 4.5 ميليارد سال افزايش يافت. عدد آخر به اندازه اي تكرار پذير بود كه از سوي جامعه علمي كاملا پذيرفته شد. اين دنياي شيرين علم در پس تمام دشواريهاي لذت بخش جستجوي واقعيت است. اطلاعات و واقعيتهاي علمي گم نمي شوند، فقط خود را چنان مخفي مي كنند كه تنها افراد كنجكاو، خستگي ناپذير و تشنه علم مي توانند آنها را بيابند!

شكل گيري زمين (پیدایش اقیانوسها)

آب از مهمترين اجزايي است كه سياره زمين را آماده پذيرش حيات نمود. يك ميليارد سال پس از تولد زمين، سرتاسر اين سياره را آب فرا گرفته بود. اما قبل از آن هم آب وجود داشته است و دانشمندان اثرآن را حتي در 100 ميليون سال اوليه زمين يافته اند! اين سنجش توسط بلورهاي زيركون حامل اورانيوم صورت مي گيرد كه علاوه بر قدمت سنجي زمين، آثار شيميايي آب را نيز در خود نگه مي دارند. با توليد اتم اكسيژن توسط سوپرنواها و تركيب آن با هيدروژن موجود در سحابيها، آب به وجود مي آيد و بخشي از آن نيز در زمين اوليه محبوس بوده است، اما اين همه آب بر روي زمين از كجا آمده است؟! هنوز توافقي علمي در اين زمينه حاصل نشده است. برخي دانشمندان خواستگاه اصلي آب را در فضاي خارج زمين جستجو مي كنند: سياركها و ستاره هاي دنباله دار! اينها منابعي غني از آب بوده و مي توانسته اند با سقوط خود، زمين را آبياري كرده باشند. در هر صورت همراه با خنك شدن زمين، مقادير زيادي دي اكسيد كربن و بخارآب، جو غليظ زمين را تشكيل دادند. فرآيند چند صد ميليون ساله نشت تدريجي آب ذخيره شده در مواد معدني و فوران آتشفشانها، منبع توليد بخار آب بوده اند. بدين ترتيب ضخيم ترين ابرهاي تاريخ زمين در جو شكل گرفته بودند. با خنك تر شدن زمين در حدود 4 ميليارد سال قبل …!

در پربارانترين منطقه دنيا يعني چراپونجي هندوستان حتي 6 ماه باران بي وقفه گزارش شده است. اما اين در مقابل باران 4 ميليارد سال قبل، آب بازي هم محسوب نمي شود! در آن زمان توفانهاي تندري آغاز شده و براي ميليونها سال باران مي بارد! در پايان اين بارش 90% سطح زمين از اقيانوسهاي عميق پوشيده شده بود. اقيانوسهايي كه به خاطر مقادير زياد آهن ، رنگشان سبز زيتوني بود. در همان زمان، آسمان به خاطر غلظت بالاي دي اكسيد كربن سرخ رنگ مي نمود. فشار اتمسفر مي توانست بدن آدمي را له كند و دما به نزديكي نقطه جوش آب مي رسيد. اين شرايط حدود 500 ميليون سال ديگر دوام آورد تا اينكه فعاليت آتش فشانها از سر گرفته شد. اين بار سنگهاي سخت و سبك گرانيت از دل آنها به بيرون فوران مي كرد. سبكي گرانيت باعث قرار گرفتن آن روي پوسته بازالتي اقيانوسها و سختي و مقاومت آن در برابر فرسايش و نيروي خروشان اقيانوسها، باعث تشكيل قاره ها شد! بنابراين نخستين قاره ها حدود 3.4 ميليارد سال قبل پيدا شده و توسعه يافتند. اين قاره ها تا همين امروز نيز در حال تغيير و جابجايي مي باشند.

از اين زمان به بعد، استرو ماتوليتها كه معمولا در نواحي كم عمق تشكيل مي شدند، چهره زمبن را دگرگون كردند. اين توده هاي زنده كه عمدتا از سيانو باكتريها تشكيل مي شدند و به آنها جلبكهاي آبي نيز مي گويند، براي اولين بار با عمل فتو سنتز، گاز اكسيژن را توليد و روانه اقيانوسها و جو زمين كردند. اين اكسيژن با اكسيد كردن آهن اقيانوسها و رسوب آنها، رنگ اين آبها را از سبز به آبي تغيير داد. همچنين رقيق شدن جو توسط اكسيژن، رنگ آن را از سرخ به آبي متمايل ساخت و بدين ترتيب پس از حدود دو ميليارد سال توليد اكسيژن، سياره آبي رنگ شكل گرفت.

شكل گيري زمين (جابجايي قاره ها)

در 1.5 ميليارد سال قبل تقريبا 25% زمين از قاره ها پوشيده شده بود.حيات در حال تكامل بود. اما اين قاره ها به شكلي آرام و نامحسوس در حال حركت و جابجايي بودند! حتي تا اوايل قرن بيستم، باور بر اين بود كه قاره ها ثابت هستند. اما فسيلهايي مانند تريلوبايتها كه قادر به انتقال از طريق اقيانوسها نيستند و در چند قاره پيدا شده اند، معماي عجيبي را پيش روي زمين شناسان مي گذارد! در سال 1912 اين آلفرد واگنر آلماني بود كه براي اولين بارجابجايي قاره ها را مطرح كرد. وي با اشاره به فسيلهاي پراكنده و تناسب در برآمدگي و فرو رفتگي قاره ها، بيان داشت كه قاره ها در گذشته به يكديگر چسبيده بوده و سپس از هم جدا شده اند. در زمان جنگ جهاني، نيروي دريايي آمريكا نقشه نسبتا كاملي از كف اقيانوسها به منظور جنگ زير دريايئها تهيه كرد. اين نقشه نمايشگر كوهها، گسلها و آتشفشانهايي بود كه در كف اقيانوسها وجود داشته و پوسته آنها را به صفحات عظيمي تقسيم مي كند. همين صفحات، زير بناي علم جديد تكتونيك صفحه اي را بنا گذاشت.

در اعماق زمين، جايي كه جبه وجود دارد، يك جريان همرفتي از گرما توسط سنگهاي مذاب وجود دارد. جايي كه اين جريان به سطح نفوذ مي كند، صفحات شكاف خورده و گسل پديد مي آيد. در اين شكاف، پوسته جديد اقيانوسي تشكيل مي شود. در بخشي از زمين كه جريانات جبه به سمت اعماق زمين مي روند، همچون چسب روان، پوسته اقيانوسي قديمي را نيز همراه خود به داخل مي كشند. تشكيل پوسته جديد و فرو رفتن پوسته قديم، فرآيندي است كه جابجايي صفحات اقيانوسي را سبب ميشود. قاره ها بر روي اين صفحات قرار دارند و بدين ترتيب، قاره ها نيز حركت مي كنند. چنين فرآيندي امروزه در ايسلند به خوبي قابل مشاهده است. جابجايي قاره ها حدود 2.5 سانتي متر در سال است.

علم تكتونيك صفحه اي مي تواند تا يك ميليارد سال گذشته را رديابي كند. در اين زمان تمام قاره ها به يكديگر نزديك شده و در قطب جنوب به يكديگر مي چسبند و بزرگترين صحراي خشك و بي جان تاريخ زمين را به نام رودينيا تشكيل مي دهند. رودينيا نه تنها خود عاري از حيات بود، بلكه مي رفت كه حيات اقيانوسها و كل زمين را نيز منقرض كند! در آن زمان اشكال نخستين زندگي به موازات استرو ماتوليتها در حال رشد بودند تا اينكه …!

حدود 700 ميليون سال پيش ، ابر قاره رودينيا مسير جريان آب گرم استوا به سمت قطبها را مسدود مي كند. بدون اين جريان گرم، مناطق قطبي منجمد شدند. همينكه بخشي بزرگي از قطبهاي زمين يخ زد و به رنگ سفيد درآمد، يك واكنش زنجيره اي ادامه مي يابد. بخش يخ زده، نور خورشيد را منعكس مي كند و به نوبه خود باعث سردتر شدن زمين مي شود. سرماي بيشتر معادل است با افزايش سطح يخي كه به نوبه خود نور بيشتري را منعكس مي كند. سطوح يخي از قطبها پيشرفت مي كنند و در استوا به يكديگر مي رسند. نتيجه اينكه بزرگترين انجماد تاريخ زمين رقم خورده و سطح زمين به يك گلوله برفي سفيد با دماي – 40 درجه تبديل مي شود! حيات در زير يك لايه يخي به ضخامت بيش از 1.5 كيلومتر و در تاريكي مطلق به دام افتاده بود. بيشتر ارگانيسمهاي زنده در آن زمان نابود شدند و بقيه نيز منتظر چنين سرنوشتي بودند ، تا اينكه …

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