منشأ شکل‌گیری قاره‌های زمین شاید به بازوهای مارپیچی کهکشان راه شیری مرتبط باشد

پژوهش جدیدی نشان می‌دهد شکل‌گیری نخستین قاره‌های زمین ممکن است تنها نتیجه فرآیندهای زمین‌شناسی نبوده باشد، بلکه عبور منظومه شمسی از بازوهای مارپیچی کهکشان راه شیری و افزایش برخوردهای کیهانی نیز در این روند نقش داشته است.

کد خبر: ۴۳۳۴۵۳

تاریخ : ۰۴ مرداد ۱۴۰۵ - ۱۰:۳۱

نوشته

به گزارش شهرآرانیوز؛ در آغاز، زمین جوان چیزی بیش از یک توپ نرم از سنگ نیمه‌مذاب نبود و به نحوی، طی صد‌ها میلیون سال، بخش‌هایی از آن سوپ سنگی به اولین قاره‌ها تبدیل شدند.

اکثر دانشمندان فکر می‌کنند که پاسخ کاملاً زیر پای ما، در زمین‌شناسی بی‌قرار سیاره خودمان نهفته است، اما طبق گفته تیمی به رهبری زمین‌شناس کریس کرکلند (Chris Kirkland) از دانشگاه کرتین (Curtin) در استرالیا، ممکن است فقط مربوط به زمین نباشد.

آنها استدلال می‌کنند که رشد قاره‌ها تحت تأثیر چیزی بسیار بزرگتر بوده است؛ سفر طولانی منظومه شمسی از طریق بازو‌های مارپیچی کهکشان راه شیری.

این یک ایده جسورانه است، اما محققان می‌گویند که این ایده در برخی از قدیمی‌ترین مواد معدنی زمین، کریستال‌های ریز زیرکون که میلیارد‌ها سال پیش تشکیل شده‌اند، حک شده است.

کرکلند می‌گوید: شاید زمین‌شناسی مرز اطراف سیستم زمین را بیش از حد محکم کشیده است. پرسش واقعی این نیست که آیا زمین به کهکشان وسیع‌تر متصل است یا خیر، بلکه این است که آیا این اتصالات سیگنال زمین‌شناسی به اندازه کافی قوی برای ما باقی گذاشته‌اند که بتوانیم آن را تشخیص دهیم یا خیر.

{$sepehr_key_234286}

تاریخ زمین در خلاء شکل نگرفته است

از آنجایی که منظومه شمسی هر ۲۵۰ میلیون سال یا بیشتر به دور مرکز کهکشان راه شیری می‌چرخد، تقریباً هر ۱۵۰ تا ۲۰۰ میلیون سال بار‌ها و بار‌ها از بازو‌های مارپیچی کندتر کهکشان که ساختار‌های کهکشانی متراکم‌تری هستند که در آنها گاز و غبار جمع می‌شوند و ستاره‌های جدید متولد می‌شوند، عبور می‌کند.

این برخورد‌ها زمین را بی‌نصیب نگذاشته است. منظومه شمسی توسط ابر اورت (Oort Cloud) احاطه شده است که یک پوسته کروی وسیع از اجرام یخی است که هزاران برابر دورتر از خورشید نسبت به پلوتو امتداد دارد. تصور می‌شود بسیاری از دنباله‌دار‌های طولانی‌مدت منظومه شمسی از آنجا سرچشمه می‌گیرند.

با حرکت منظومه شمسی در بازو‌های مارپیچی کهکشان راه شیری، برهمکنش‌های گرانشی می‌توانند اجرام ابر اورت را از جای خود بیرون کرده و آنها را به سمت منظومه شمسی داخلی پرتاب کنند تا به دنباله‌دار تبدیل شوند.

محققان استدلال می‌کنند که این برخورد‌های عظیم می‌توانسته‌اند به ایجاد اولین قطعات پایدار پوسته قاره‌ای (بذر‌هایی که قاره‌های امروزی در نهایت از آنها رشد کردند) کمک کرده باشند.

کرکلند می‌گوید: شاید خارق‌العاده باشد، اما وقتی سوابق شروع به همسو شدن می‌کنند، چندان غیرمحتمل نیست. ما وقتی مجموعه داده‌های مستقل شروع به اشاره به یک جهت کردند، آن را جدی گرفتیم. تغییرات مکرر در ایزوتوپ‌های زیرکون هافنیوم در چندین کراتون آرکئن، تغییرات در توزیع ایزوتوپ اکسیژن زیرکون و اوج سن برخورد‌های زمینی و قمری در طول گذرگاه‌های پیش‌بینی‌شده از بازو‌های مارپیچی، همگی گواه بر این ادعا هستند.

زمین اطلاعات بسیار کمی از دوران کودکی خود را حفظ کرده است. در میان فرسایش، بازیافت پوسته و سایر فرآیند‌های زمین‌شناسی، بیشتر پوسته باستانی فرسوده شده یا فراتر از حد تشخیص تغییر کرده است.

یک استثناء، یک ماده معدنی بسیار بادوام به نام زیرکون (zircon) است. در برخی از سازند‌های سنگی باستانی، بلور‌های ریز زیرکون دوام می‌آورند و سوابق ایزوتوپی محیط شیمیایی محل تشکیل خود را در خود حمل می‌کنند.

زمین‌شناسان با اندازه‌گیری تغییرات ظریف در ایزوتوپ‌های عناصری مانند هافنیوم و اکسیژن در بلورها، می‌توانند زمان و چگونگی تکامل پوسته قاره‌ای در یک مکان خاص را بازسازی کنند.

{$sepehr_key_234285}

کرکلند و همکارانش زمانی که الگو‌های ایزوتوپی مشابه در کراتون‌های متعدد و کاملاً جدا از هم (ستون فقرات متراکم و باستانی قاره‌ها) شروع به ظهور کردند، کنجکاو شدند.

وی توضیح داد: ما نمی‌توانیم یک اوج سنی زیرکون را به صورت جداگانه بررسی کنیم و به سادگی آن را برخورد بنامیم. واژگونی‌های گوشته، توده‌های آتشفشانی، فرورانش و برخورد‌های قاره‌ای همگی می‌توانند تغییرات عمده‌ای در سوابق ایزوتوپ زیرکون ایجاد کنند.

وی افزود: در عوض، این تمایز از الگوی گسترده‌تری ناشی می‌شود. یک رویداد داخلی باید منعکس‌کننده تکامل زمین‌شناسی یک منطقه خاص باشد. یک محرک خارجی این پتانسیل را دارد که چندین کراتون کاملاً جدا از هم را به طور همزمان تحت تأثیر قرار دهد و با شواهد مستقل از افزایش بمباران در زمین و ماه همزمان شود.

این تیم سوابق زیرکون را از ۱۱ کراتون آرکئن در سراسر جهان گردآوری کرد و به طور خاص اتم‌های هافنیوم و اکسیژن به دام افتاده داخل کریستال‌ها را هدف قرار داد. ایزوتوپ‌های هافنیوم می‌توانند دوره‌هایی از تشکیل پوسته جدید را آشکار کنند، در حالی که ایزوتوپ‌های اکسیژن سرنخ‌هایی در مورد بازسازی پوسته و دخالت مواد تغییر یافته سطحی را حفظ می‌کنند.

به گفته کرکلند، شاید خارق‌العاده باشد، اما به ویژه هنگامی که سوابق شروع به همسو شدن می‌کنند، غیرممکن نیست.

محققان سپس این سوابق را با زمان‌بندی عبور بازو‌های مارپیچی پیش‌بینی شده و همچنین سوابق برخورد مستقل از زمین و ماه مقایسه کردند.

کرکلند می‌گوید: برای این مطالعه، فقط باید شب‌ها بیرون رفت و به ماه نگاه کرد. سطح آسیب‌دیده آن، سابقه‌ای واضح از بمبارانی است که توسط منظومه شمسی تحمل شده است. زمین نیز همان محیط برخورد را تجربه کرده، اما فرسایش، تکتونیک و بازیافت پوسته، بسیاری از شواهد فیزیکی را پاک کرده است.

روی هم رفته، این سوابق ناهمگون، دوره‌های تکرارشونده‌ای از تشکیل پوسته قاره‌ای و افزایش بمباران فضایی را نشان دادند که بار‌ها با زمان پیش‌بینی‌شده عبور منظومه شمسی از بازو‌های مارپیچی کهکشان راه شیری همزمان بود.

محققان تأکید می‌کنند که یافته‌های آنها ارتباطی بین عبور از بازو‌های مارپیچی و تکامل قاره‌ای را اثبات نمی‌کند.

کرکلند خاطرنشان کرد که بازسازی مدار‌های کهکشان راه شیری در میلیارد‌ها سال گذشته بسیار پیچیده است و ورود دنباله‌دار‌ها از ابر اورت می‌تواند غیرقابل پیش‌بینی باشد. سایر فرآیند‌های زمین‌شناسی نیز ممکن است بر بلور‌های زیرکون تأثیر گذاشته باشند.

با این حال، همانطور که مقاله اخیری که کرکلند با همکاری همکارانش نوشته است، نشان می‌دهد، بیشتر انرژی رسیده به زمین اولیه از بمباران ناشی شده است تا فعالیت‌های زمین‌شناسی داخلی؛ یافته‌ای که با این ایده سازگار است که برخورد‌ها می‌توانستند نقش مهمی در شکل‌گیری سیاره جوان داشته باشند.

تایید این مدل احتمالاً مستلزم جستجوی فراتر از زمین است تا ببینیم آیا همان اثر زمانی در سابقه معدنی اجرامی مانند مریخ و ماه وجود دارد یا خیر. البته شاید یافتن آن تعجب‌آور نباشد.

کرکلند می‌گوید: اگر تغییر محیط‌های کهکشانی می‌تواند به تشکیل ستاره کمک کند، تعجب‌آور خواهد بود اگر عبور مکرر منظومه شمسی از آن محیط‌ها هیچ تاثیری نداشته باشد.

وی افزود: اکنون پرسش اینجاست که آیا این اثرات به اندازه کافی قوی بوده‌اند که سابقه زمین‌شناسی قابل تشخیصی روی زمین به جا بگذارند؟

این پژوهش در مجله Earth and Planetary Science Letters منتشر شده است.

منبع: ایسنا

{$sepehr_key_234284}