به گزارش پایگاه علمی خبری دانه، دانشمندان با بررسی سنگهای آتشفشانی ۳.۱ میلیارد ساله در غرب استرالیا به شواهدی رسیدهاند که نشان میدهد آب سطح زمین از همان دوران بسیار دور به اعماق گوشته نفوذ میکرده است.
امروز بخش مهمی از چرخه آب زمین در مرز صفحات تکتونیکی اتفاق میافتد. صفحات تکتونیکی قطعات بسیار بزرگ و سختِ بخش بیرونی زمیناند که روی لایههای داغتر و نرمتر زیر خود حرکت میکنند. یک صفحه به زیر صفحه دیگر فرو میرود و همراه خود آب را به اعماق زمین میبرد. این آب در گوشته به ذوب سنگها کمک میکند و در نهایت میتواند آتشفشانهایی مانند آتشفشانهای اقیانوس آرام را تغذیه کند.
اما آیا این چرخه در زمین بسیار جوان هم وجود داشت؟ پژوهشی تازه در Nature نشان میدهد حدود ۳.۱ میلیارد سال پیش، مقدار قابل توجهی آب سطحی به گوشته زمین میرسیده است. حتی اگر تکتونیک صفحهای آن زمان هنوز شبیه سیستم امروزی نبوده باشد.
سرنخهایی در سنگهای بسیار قدیمی استرالیا
اریک وندنبرگ و همکارانش سنگهای آتشفشانی مجموعه Whundo در کراتون پیلبارا در غرب استرالیا را بررسی کردند. این سنگها بین حدود ۳.۱۳ تا ۳.۱۰ میلیارد سال قدمت دارند و بهدلیل دگرگونی نسبتا کم، بسیاری از ویژگیهای اولیه خود را حفظ کردهاند. اتفاقی که برای سنگهایی با این سن بسیار نادر است.
پژوهشگران ترکیب شیمیایی ۴۰ نمونه گدازه اولیه را بررسی کردند. آنها سه نوع اصلی ماگما پیدا کردند که نمونههای مشابهشان امروز در مناطق آتشفشانی مرتبط با فرورانش دیده میشود. یکی از این گروهها «بونینیت» بود؛ نوع خاصی از سنگ آتشفشانی که معمولا تشکیل آن به گوشتهای بسیار داغ و در عین حال غنیشده با آب نیاز دارد. نمونههای Whundo قدیمیترین مجموعه گسترده بونینیت شناختهشده روی زمین هستند.
گوشته زمین اولیه، مرطوبتر از انتظار
مدلسازیهای پژوهشگران نشان داد برای تولید این ماگماها، گوشته زیر منطقه باید مقدار قابل توجهی آب داشته باشد. برای بعضی از بونینیت ها حداقل حدود ۰.۸ تا ۱.۵ درصد وزنی آب لازم بوده است؛ مقداری که در محدوده آب موجود در گوشته مناطق فرورانش امروزی قرار میگیرد و بسیار بیشتر از گوشته تهیشده و نسبتا خشک است.
این نتیجه یک سوال مهم ایجاد میکند: اگر صفحات زمین آن زمان مانند امروز به زیر یکدیگر فرو نمیرفتند، آب چگونه به گوشته رسیده بود؟
آب چگونه در زمین جوان به اعماق میرسید؟
پژوهشگران برای جواب به این سوال سازوکاری به نام dripduction را پیشنهاد میکنند. در زمین جوان، پوسته داغتر و نرمتر از امروز بود. بهجای اینکه یک صفحه سخت و بزرگ بهطور پیوسته زیر صفحه دیگر فرو برود، بخشهایی از پوسته سردتر، متراکم و آبدار میتوانستند مانند تودههایی نرم به سمت گوشته پایین بروند.
این بخشهای فرورونده هنگام پایین رفتن، آب و مواد شیمیایی خود را آزاد میکردند. آب وارد گوشته میشد، دمای لازم برای ذوب سنگها را کاهش میداد و به تشکیل ماگما کمک میکرد. ماگما سپس به سمت سطح حرکت میکرد و آتشفشانها را میساخت.
نویسندگان تاکید میکنند که مدل آنها تنها توضیح ممکن نیست و جزئیات منشا برخی ماگماها هنوز عدم قطعیت دارد. بااینحال، دادهها نشان میدهند تبادل آب میان سطح و اعماق زمین احتمالا خیلی زودتر از شکلگیری کامل تکتونیک صفحهای مدرن آغاز شده بود. این چرخه میتوانسته بر شکلگیری پوسته قارهای، آتشفشانها و حتی تبادل مواد فرّار میان گوشته، اقیانوس و جو اثر بگذارد.
