خوان سیلیزار
تحقیقات جدید با تجزیه و تحلیل قطعات باستانی‌ترین سنگ‌های این سیاره، برخی از واضح‌ترین شواهد را به دست می‌دهد که نشان می‌دهد پوسته زمین حداقل 3.25 میلیارد سال پیش به شیوه‌ای شبیه به تکتونیک صفحه‌ای مدرن فشار می‌آورد و می‌کشد. این مطالعه همچنین اولین مدرکی را ارائه می دهد که چه زمانی قطب شمال و جنوب مغناطیسی سیاره جای خود را عوض کردند.این دو نتیجه سرنخ‌هایی را ارائه می‌دهند که چگونه چنین تغییرات زمین‌شناسی ممکن است منجر به محیطی مساعدتر برای توسعه حیات در این سیاره شده باشد.
این کار که در PNAS توضیح داده شد و توسط زمین شناسان هاروارد، الک برنر و راجر فو هدایت شد، بر بخشی از پیلبارا کراتون در غرب استرالیا، یکی از قدیمی ترین و پایدارترین قطعات پوسته زمین متمرکز شد. محققان با استفاده از تکنیک ها و تجهیزات جدید نشان می دهند که برخی از اولین سطح زمین با سرعت 6.1 سانتی متر در سال و 0.55 درجه در هر میلیون سال حرکت می کرد.
این سرعت بیش از دو برابر سرعت حرکت پوسته باستانی در مطالعه قبلی توسط همین محققان نشان داده شد. هم سرعت و هم جهت این رانش عرضی، زمین ساخت صفحه ای را منطقی ترین و قوی ترین توضیح برای آن می داند.
کاندیدای دانشکده تحصیلات تکمیلی هنر و علوم و عضو آزمایشگاه پالئومغناطیس هاروارد ، برنر، گفت: “کارهای زیادی وجود دارد که به نظر می رسد نشان می دهد که در اوایل تاریخ زمین، تکتونیک صفحه در واقع روش غالبی نبوده است که گرمای داخلی سیاره مانند امروز از طریق جابجایی صفحات آزاد می شود.” .. “این شواهد به ما اجازه می دهد تا با اطمینان بیشتری توضیحاتی را که شامل تکتونیک صفحه نمی شوند رد کنیم.”
برای مثال، محققان اکنون می‌توانند علیه پدیده‌هایی به نام «سرگردان قطبی واقعی» و «تکتونیک درپوش راکد» که هر دو می‌توانند باعث جابه‌جایی سطح زمین شوند، اما بخشی از تکتونیک صفحه‌ای به سبک مدرن نیستند، بحث کنند. نتایج بیشتر به سمت حرکت تکتونیکی صفحه متمایل می‌شوند، زیرا سرعت بالاتری که به تازگی کشف شده است با جنبه‌های دو فرآیند دیگر همخوانی ندارد.
در این مقاله، دانشمندان همچنین آنچه را که تصور می‌شود قدیمی‌ترین شواهد مربوط به زمانی که زمین میدان‌های ژئومغناطیسی خود را معکوس می‌کرد، توصیف می‌کنند، به این معنی که قطب شمال و جنوب مغناطیسی مکان‌های برگردانده شده‌اند. به گفته ناسا، این نوع فلیپ فلاپ یک اتفاق رایج در تاریخ زمین شناسی زمین است و طبق گفته ناسا، قطب در 83 میلیون سال گذشته 183 بار و شاید چند صد بار در 160 میلیون سال گذشته معکوس شده است.
این بر خلاف اطلاعات زیادی در مورد میدان مغناطیسی سیاره در 3.2 میلیارد سال پیش می گوید. کلیدی در میان این پیامدها این است که میدان مغناطیسی احتمالاً به اندازه کافی پایدار و قوی بوده که بادهای خورشیدی را از فرسایش جو جلوگیری کند. این بینش، همراه با نتایج مربوط به تکتونیک صفحه، سرنخ هایی از شرایطی را ارائه می دهد که در آن اشکال اولیه حیات در آن شکل گرفته است.
برنر گفت: «این تصویر زمین اولیه را ترسیم می‌کند که از نظر ژئودینامیکی واقعاً بالغ بوده است. بسیاری از فرآیندهای پویا مشابهی داشت که منجر به زمینی شد که اساساً شرایط محیطی و سطحی پایدارتری دارد و تکامل و توسعه حیات را امکان‌پذیرتر می‌کند.»
امروزه، پوسته بیرونی زمین از حدود 15 بلوک متحرک پوسته یا صفحات تشکیل شده است که قاره ها و اقیانوس های سیاره را نگه می دارند. در طول اعصار، صفحات به یکدیگر منحرف شدند و از هم جدا شدند و قاره‌ها و کوه‌های جدید را تشکیل دادند و سنگ‌های جدیدی را در معرض جو قرار دادند که منجر به واکنش‌های شیمیایی شد که دمای سطح زمین را طی میلیاردها سال تثبیت کرد.
به سختی می توان شواهدی از شروع تکتونیک صفحه ای به دست آورد زیرا قدیمی ترین قطعات پوسته به درون گوشته داخلی رانده می شوند و هرگز دوباره ظاهر نمی شوند. تنها 5 درصد از سنگ های روی زمین قدمت بیشتری از 2.5 میلیارد سال دارند و هیچ سنگی بیش از 4 میلیارد سال سن ندارد.
به طور کلی، این مطالعه به تحقیقات رو به رشد اضافه می کند که حرکت تکتونیکی نسبتاً اولیه در تاریخ 4.5 میلیارد ساله زمین رخ داده است و اشکال اولیه حیات در یک محیط معتدل تر به وجود آمده است. اعضای این پروژه در سال 2018 از پیلبارا کراتون که حدود 300 مایل امتداد دارد، بازدید کردند. آنها برای جمع‌آوری نمونه‌هایی که در کمبریج برای تاریخچه مغناطیسی آنها مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت، روی دال اولیه و ضخیم پوسته حفاری کردند.
محققان با استفاده از مغناطیس‌سنج‌ها، تجهیزات مغناطیس‌زدایی و میکروسکوپ الماس کوانتومی – که میدان‌های مغناطیسی یک نمونه را تصویر می‌کند و ماهیت ذرات مغناطیسی شده را دقیقاً شناسایی می‌کند- مجموعه‌ای از تکنیک‌های جدید را برای تعیین سن و نحوه مغناطیسی شدن نمونه‌ها ایجاد کردند. این به محققان اجازه می دهد تا چگونگی، زمان و جهت تغییر پوسته و همچنین تأثیر مغناطیسی ناشی از قطب های ژئومغناطیسی زمین را تعیین کنند.
میکروسکوپ الماس کوانتومی با همکاری محققان هاروارد در بخش علوم زمین و سیاره (EPS) و فیزیک ساخته شده است.
برای مطالعات آینده، برنامه فو و برنر تمرکز خود را بر روی پیلبارا کراتون حفظ می کنند و در عین حال فراتر از آن را به سایر پوسته های باستانی در سراسر جهان نگاه می کنند. آنها امیدوارند که شواهد قدیمی‌تری از حرکت صفحات مدرن و زمانی که قطب‌های مغناطیسی زمین چرخیده‌اند، بیابند.
فو، استاد EPS در دانشکده علوم و هنر، گفت: «در نهایت توانایی خواندن مطمئن این صخره‌های بسیار باستانی، فرصت‌های زیادی را برای مشاهده یک دوره زمانی باز می‌کند که اغلب بیشتر از طریق تئوری شناخته می‌شود تا داده‌های جامد». “در نهایت، ما در بازسازی نه تنها زمانی که صفحات تکتونیکی شروع به حرکت کردند، بلکه نحوه تغییر حرکت آنها – و بنابراین فرآیندهای درونی زمین که آنها را در اعماق زمین هدایت می کنند – در طول زمان تغییر کرده اند.”
