اما یک مطالعهی جدید نشان میدهد که نخستین «پروتوپوسته»ی زمین شگفتانگیزانه مشابه همان پوستهی سخت و سنگیای بوده که امروزه وجود دارد.
این یافته ممکن است به معنای بازنگری کامل در مورد چگونگی گذار پوشش زمین از لایهای از ماگمای جوشان به زرهی پویا از صفحات تکتونیکی باشد که اکنون روی آن زندگی میکنیم؛ به گفتهی تیم بینالمللی پژوهشگران که پشت این مطالعه قرار دارند.
«دانشمندان مدتها تصور میکردند که برای ایجاد اثر انگشت شیمیاییای که در قارهها میبینیم، صفحات تکتونیکی باید زیر یکدیگر فرو رفته باشند،» سیمون ترنر، زمینشیمیدان از دانشگاه مککواری در استرالیا میگوید.
«پژوهش ما نشان میدهد این اثر انگشت شیمیایی در نخستین پوستهی زمین، یعنی پروتوپوسته، وجود داشته است — به این معنا که آن نظریهها باید دوباره بررسی شوند.»
اثر انگشت شیمیاییای که ترنر و همکارانش بهدنبال آن بودند، کمبود عنصر نیوبیوم بود. این یکی از نشانههای شناسایی سنگها در مناطق فرورانش است، جایی که یک صفحه زیر صفحهی دیگر میلغزد — تصور میشود که ماگمای تشکیلدهندهی این سنگها در فرایند فرو رفتن، نیوبیوم را از دست میدهد چرا که این عنصر در عمق بیشتری به دام میافتد.
تا پیش از این، تصور میشد که اگر بتوان شواهدی از سطوح پایین نیوبیوم در سوابق زمینشناسی یافت، میتوان زمان ظهور صفحات قارهای و آغاز برخورد آنها با یکدیگر را مشخص کرد. با این حال، این فرضیه دربارهی ترکیب متفاوت پوستهی اولیه پیشتر هم مورد تردید قرار گرفته بود.
در این مطالعه، پژوهشگران رویکردی تازه در پیش گرفتند. آنها با استفاده از مدلسازی ریاضی، ترکیب پوستهی سخت اولیهی زمین را که حدود ۴ تا ۴.۵ میلیارد سال پیش در دوران هادئن شکل گرفته، بررسی کردند. مدلها نشان دادند که نیوبیوم تمایل به حرکت به سمت هستهی زمین دارد — بدون اینکه نیازی به وجود صفحات تکتونیکی باشد.
این موضوع نشان میدهد که تشکیل پوستهی قارهای شاید از ابتدا بخشی از فرایند لایهبندی زمین بوده، نه چیزی که بعدها اتفاق افتاده باشد. این ایده با رفتار دیگر عناصر «سیدروفیل» (عنصری که به آهن جذب میشود) در مدلها نیز تقویت میشود — عناصری که به آهن تمایل دارند، همانند آهن موجود در هستهی در حال شکلگیری زمین.
ترنر میگوید: «من متوجه شدم که ممکن است ارتباطی میان شکلگیری اولیهی هستهی زمین، الگوهای عناصر سیدروفیل بالا و آن ناهنجاری منفی بدنام نیوبیوم در پوستهی قارهای وجود داشته باشد.»
به نظر میرسد که در طول هزاران سال، پوستهی قارهای این امضای شیمیایی اولیه را حفظ کرده، در حالی که ترکیب گوشتهی زمین تحت تأثیر برخوردهای سهمگین شهابسنگها تغییر کرده است — بمبارانی که حدود ۳.۸ میلیارد سال پیش پایان یافت.
بدیهی است که همهی این یافتهها نیازمند تحقیقات بیشتر هستند، اما روایتی متفاوت و جذاب از چگونگی پیدایش زمینِ آشنای امروز به ما ارائه میدهد — و همچنین میتواند به درک شکلگیری قارهها در سیارات سنگی دیگر نیز کمک کند.
ترنر میگوید: «این کشف درک ما را از فرایندهای زمینشناختی اولیهی زمین بهطور کامل دگرگون میکند.»
«همچنین راهی نو برای اندیشیدن دربارهی نحوهی شکلگیری قارهها در دیگر سیارات سنگی در سراسر جهان هستی به ما میدهد.»
این تحقیق دیدگاه ما را از “تاریخ زمین” از یک روایت وابسته به تکتونیک، به یک سناریوی بنیادیتر و کیهانیتر تغییر میدهد.
مطالعهی جدید نشان میدهد که پوستهی اولیهی زمین (پروتوپوسته)، برخلاف تصورات گذشته، از نظر ترکیب شیمیایی بسیار شبیه به پوستهی قارهای امروزی بوده است. بهویژه ویژگیهایی مانند کمبود عنصر نیوبیوم، که پیشتر به فرایند فرورانش صفحات نسبت داده میشد، ممکن است حاصل شکلگیری اولیهی هستهی زمین و توزیع طبیعی عناصر در همان دوران آغازین باشد.
این یافتهها نشان میدهد که فرایندهای شیمیایی کلیدی در ساختار زمین، بسیار زودتر از آغاز تکتونیک صفحهای شکل گرفتهاند و تشکیل پوستهی قارهای ممکن است از همان مراحل اولیهی لایهلایه شدن سیاره آغاز شده باشد.
در نتیجه، لازم است نظریههای رایج دربارهی منشأ قارهها و آغاز تکتونیک صفحهای مورد بازنگری قرار گیرند. این دیدگاه تازه، نه تنها درک ما از زمین را دگرگون میکند، بلکه میتواند در بررسی فرایندهای زمینساختی در سیارات دیگر نیز کاربرد داشته باشد.
نتایج این پژوهش در نشریهی Nature منتشر شده است.
