تکه سنگی که تاریخ زمین را در خود ذخیره کرده است/ عکس

تینا مزدکی: محققان با استفاده از هوش مصنوعی (AI)، برخی از کهن‌ترین کریستال‌های روی کره زمین را تجزیه‌وتحلیل کردند و به این نتیجه رسیدند تکتونیک صفحه‌ای که باعث حرکت صفحات غول‌پیکر و گوشته زمین می‌شود، خیلی زودتر ازآنچه که دانشمندان تصور می‌کردند آغازشده است. پژوهش محققان حاکی از آن است که بیش از ۴ میلیارد سال پیش و فقط چند صد میلیون سال بعد از پیدایش زمین و در دوره پیشازیستی یا هادئن آغازشده است. احتمالاً این پدیده درشکل‌گیری اولیه زمین و کمک به شروع حیات نقش داشته است.

این موضوع که تکتونیک صفحه‌ای بیش از ۳ میلیارد سال پیش آغاز شد و در آن زمان زمین از یک پوسته بدون حرکت و گوشته داغ شکل‌گرفته بود کاملاً پذیرفته‌شده است. در آن زمان ورقه‌های پوسته اقیانوسی شروع به شکل‌گیری در گوشته کردند، فوران‌های آتش‌فشانی را آغاز کردند و زنجیره‌ای از جزایر را ایجاد کرد که درنهایت در قاره‌های اول تجمیع شدند.

شواهد این تصویر از قدیمی‌ترین فضاهای داخلی قاره‌ای بازمانده است که مربوط به ۳.۵ میلیارد سال پیش است. درواقع مدل‌سازی نشان می‌دهد که حرکت پوسته می‌توانست زودتر آغازشده باشد. یافتن شواهد محکم از چنین فعالیتی دشوار بوده است و تنها مواد باقی‌مانده از هادئن، زیرکن ها هستند.

[توضیح خبر آنلاین: زیرکن (Zircon) نوعی کانی معدنی سیلیکات زیرکنیوم با ترکیب شیمیایی ZrSiO۴ و ساختار بلوری چهاروجهی (تتراگونال) است.]

قدیمی‌ترین زیرکن‌های کشف‌شده در جک هیلز استرالیا به ۴.۳ میلیارد سال پیش بازمی‌گردد. زیرکن‌ها می‌توانند از ماگمای تازه گوشته، متبلور شوند ( درست شبیه به پوسته اقیانوسی امروزی) اما می‌توانند از سنگ‌های رسوبی روی خشکی که به اقیانوس می‌روند، دوباره به گوشته فروروند و در فوران‌های بعدی آذرین‌ها دوباره پدیدار ‌شوند. حال این زیرکن‌های «نوع S» که دوباره ظاهر شده‌اند، شواهدی از وجود هر دو قاره و فرآیند فرورانش ارائه می‌دهند.

محققان زیرکن‌های نوع S را با جست‌وجوی آخال‌هایی از میکا (ماده معدنی پوسته‌دار که اغلب در سنگ‌های رسوبی یافت می‌شود) یا با اندازه‌گیری سطوح غنی‌شده عناصر کمیاب مرتبط با ماگماهای تشکیل‌شده از سنگ‌های خشکی مانند آلومینیوم یا فسفر، شناسایی می‌کنند. اما هیچ عنصر یا ماده معدنی به‌تنهایی نمی‌تواند منشأ قطعی را پایین کند و هر چه نمونه‌ها قدیمی‌تر باشند، سخت‌تر می‌شوند.

محققان به‌جای نگاه کردن به چند فاکتور تشخیصی، به رویکرد هوش مصنوعی برای مرتب‌سازی زیرکن‌ها روی آوردند. آن‌ها مجموعه‌ای از داده‌های فراوانی عنصری ۳۷۴ زیرکن را با منشأ شناخته‌شده جمع‌آوری کردند؛ از ۸۰ درصد زیرکن ها برای آموزش الگوریتم‌ها و ۲۰ درصد برای آزمایش آن‌ها استفاده کردند.

آن‌ها تعداد فاکتورهای تشخیصی را تغییر دادند و دریافتند که ۹ مورد از آن‌ها درست است. استفاده از فاکتورهای کمتر، اطلاعات بسیار کمی را برای انگشت‌نگاری فراهم کرد. سپس الگوریتم آموزش‌دیده را روی ۹۷۱ زیرکن بسیار قدیمی جک هیلز که منشأ آن‌ها نامشخص بود، اعمال کردند. به‌طورکلی، آن‌ها دریافتند که بیش از یک‌سوم از نوع S، ازجمله چند نمونه ۴.۲ میلیارد سال سن داشتند. این یافته برای بررسی تاریخچه زمین‌شناسی مهم است.

آن‌ها همچنین دریافتند که درصد زیرکن‌های نوع S در طول زمان تغییر می‌کند و در الگویی که شبیه چرخه‌های شناخته‌شده ایجاد و تخریب ابرقاره‌ها در آینده تاریخ زمین است، بالا و پایین می‌رود. البته گفته می‌شود که شواهدی مبنی بر فرورانش بیش از ۴ میلیارد سال پیش لزوماً به این معنا نیست که موتور تکتونیک صفحه کاملاً در آن نقطه روشن‌شده است و راه‌های دیگری برای بازگرداندن پوسته به گوشته وجود دارد، مانند برخورد سیارکی غول‌پیکر به زمین.

بااین‌حال، شواهد مربوط به تکتونیک صفحه اولیه در حال افزایش است و حداقل بر اساس ویژگی‌های حفظ شده در زیرکن های جک هیلز می‌توان آن را منطقی دانست. محققان گزارش دادند که آب شیرین در تشکیل زیرکن‌های ۴ میلیارد ساله نقش داشته است و این نیز نشانه دیگری از وجود قاره‌ها و احتمالاً تکتونیک صفحه‌ای در آن زمان است.

به گفته محققان آنچه در حال حاضر موردنیاز است، زیرکن های باستانی اضافی از مکان‌هایی غیر از استرالیا است. زیرکن‌های جک هیلز می‌توانند رویدادهای یک منطقه استثنایی را ثبت کنند که نماینده جهان نیست. بااین‌حال، با توجه به اینکه تکتونیک صفحه‌ای بهترین راه برای فرورانش پوسته است و نبودن موردی که آن را نقض کند نشان می‌دهد که زمان آن رسیده است که فرض کنیم تکتونیک صفحه‌ای تقریباً به قدمت خود پوسته است.

منبع: science

۳۲۳