این نقشه‌ی حیرت‌انگیز یک شکاف زمانی ۵۰۰ میلیون ساله را در تاریخ زمین پر می‌کند

عمر تقریبی زمین حدود ۴.۵ میلیارد سال تخمین زده شده است و سه میلیارد سال از ظهور اولین نشانه‌های حیات روی زمین می‌گذرد. برای پی بردن به راز این تاریخچه‌ی فوق‌العاده عجیب، دانشمندان از یک مجموعه روش مختلف برای مطالعه‌ی زمان و موقعیت حرکت قاره‌ها، ظهور حیات، تغییرات آب‌وهوایی به مرور زمان، شکل‌گیری اقیانوس‌ها و زمین استفاده می‌کنند.

صفحات زمین‌ساختی (تکتونیک)، صفحات عظیم سنگی که بیرونی‌ترین لایه‌ی زمین یا پوسته را شکل می‌دهند، نقطه‌ی تمرکز تمام این مطالعات هستند.

این محدوده‌ی زمانی، بحرانی است؛ زیرا در این دوره‌ بیشترین نوسانات آب و هوایی از «یخ‌بندان» تا شرایط گلخانه‌ای گرمسیری رخ داده است؛ یعنی زمانی که اتمسفر به‌صورت عمده اکسیژن را جذب می‌کرد و زندگی چندسلولی‌ها شکل گرفت و به دنبال آن تنوع موجودات بالا رفت.

حالا با استفاده از اولین نقشه‌ی جهانی صفحات زمین در این دوره، می‌توان به ارزیابی نقش فرآیندهای تکتونیکی روی سیستم‌های زمینی دیگر پرداخت و حتی نحوه‌ی تغییر حرکت سازه‌های زمین در طول یک دوره‌ی یک میلیارد ساله را تعیین کرد.

در ادامه مشاهده می‌کنید:

الف) یک نقشه‌ از پوسته‌ی کراتونی که در بازسازی موقعیت‌های کنونی به کار رفته است

ب) نقشه‌ی جغرافیایی امروزی از جهان با پوسته‌ی کراتونی دوره‌ی کامبریان به رنگ خاکستری که در بازسازی به کار رفته است.

زمین زیر پاهای ما حرکت می‌کند

در زمین جدید، از ماهواره‌های موقعیت‌یاب برای ترسیم تغییرات و حرکت‌های زمین استفاده می‌شود. می‌دانیم که پلوم‌های فراچاهی سنگ داغ از عمق ۲۵۰۰ کیلومتری (۱۵۵۳ مایلی) جبه یا گوشته‌ی زمین (لایه‌ی زیرین پوسته) به پوسته‌ی سیاره ضربه‌ می‌زنند (بخش فوقانی گوشته). این فرآیند منجر به حرکت صفحات تکتونیکی با سرعتی به اندازه‌ی سرعت رشد ناخن می‌شود.

در سمت دیگر پلوم‌های سنگی داغ فراچاهی، بخش‌هایی موسوم به پهنه‌ی فرورانش قرار دارند؛ صفحات گسترده‌‌ی کف اقیانوس‌های اعماق زمین در این بخش‌های شناور شده‌اند. در نهایت این صفحات اقیانوسی با مرز بین لایه‌های هسته و گوشته‌ی زمین در عمق تقریبی ۲۹۰۰ کیلومتری (۱۸۰۱ مایلی) برخورد می‌کنند. این صفحات همراه با یکدیگر توده‌های شیمیایی و گرمایی را شکل می‌دهند که در نهایت منشأ این مناطق فراچاهی به شمار می‌روند.

این فرآیند بسیار شگفت‌انگیز است؛ اما می‌تواند برای محققانی که به مطالعه‌ی گذشته می‌پردازند مشکلاتی به همراه داشته باشد. نقشه‌ی سیاره را می‌توان برای دویست میلیون سال قبل ترسیم کرد. با بازگشت به چهار میلیارد سال قبل می‌توان پی برد که هیچ خشکی وجود نداشت؛ زیرا کل پوسته‌ی زیر اقیانوس‌ها به دلیل فرورانش نابود شده بود.

در نهایت پوسته‌ی اقیانوسی هم دوام نیاورد: به سمت درون زمین هل داده شد و هنوز علم نتوانسته است به آن دسترسی پیدا کند.

نقشه‌نگاری زمین در زمان گذشته

برای ترسیم نقشه‌‌ی گذشته‌ی زمین چه کارهایی انجام دادیم؟ برای تعیین موقعیت مرز صفحات و نحوه‌ی تغییر آن‌ها، به دنبال واسطه‌‌ها یا نمایش‌های جایگزین مرز صفحات در تاریخچه‌ی زمین‌شناسی رفتیم.

سنگ‌هایی کشف شدند که پهنه‌های فرورانش را در محل برخورد قاره‌ها یا در شکاف‌هایی که صفحات را به چند قسمت تقسیم می‌کنند، شکل می‌دهند. داده‌های به‌دست‌آمده مربوط به سنگ‌های مناطق ماداگاسکار، اتیوپی یا برزیل غربی هستند. نقشه‌ی جدید و کارهای مرتبط نیز نتیجه‌ی ده‌ها سال کار و تلاش اساتید و همکاران سراسر جهان هستند.

حالا نسبت به گذشته جزئیات بیشتر و دیدگاهی برای سفر در تاریخچه‌ی زمین‌شناسی در دست است. با استفاده از روش‌های دیگر، عرض جغرافیایی قاره‌ها در گذشته قابل محاسبه است؛ زیرا بعضی سنگ‌های آهن‌ربایی در حین شکل گیری، میدان‌های مغناطیسی را ثابت نگه‌داشتند.

این مثل یک قطب‌نمای فسیلی است که یک عقربه‌ی آن با زاویه‌ای نسبت به عرض جغرافیایی که در آن شکل گرفته است، به زمین اشاره دارد؛ نزدیک به استوا، میدان مغناطیسی موازی سطح زمین است، در قطب‌ها به سمت درون زمین قرار دارد. با خرید قطب‌نما در استرالیا و بردن آن به کانادا این مسئله برایتان ثابت می‌شود: قطب‌نما به‌خوبی کار نمی‌کند زیرا عقربه‌ی آن به سمت داخل زمین متمایل می‌شود.

عقربه‌های قطب‌نما بر اساس منطقه‌ای که در آن ساخته‌ شده‌اند، افقی می‌مانند. اما اجرای این اندازه‌گیری‌های «پالئو مغناطیسی» دشوار است و یافتن سنگ‌هایی که در بردارنده‌ی این اطلاعات هستند کار ساده‌ای نیست. همچنین این اندازه‌گیری‌ها فقط در مورد قاره‌ها اطلاعات می‌دهند و اطلاعاتی در مورد مرز صفحات یا اقیانوس‌ها نمی‌دهند.

چرا باید تکنونیک‌های باستانی را ترسیم کنیم؟

صفحات تکتونیک روی بسیاری از فرآیندهای زمین از جمله آب و هوا، بیوسفر (محدوده‌ی حیاط در بخش فوقانی سیاره) و هیدروسفر  (چرخه‌ی آب و نحوه‌ی گردش آن در کل سیاره و تغییر وضعیت شیمیایی آن) تأثیر می‌گذارد.

با توزیع مجدد صفحات تکتونیک و در نتیجه‌ی جابه‌جایی موقعیت (عرض و طول جغرافیایی) قاره‌ها و اقیانوس‌ها، امکانی فراهم شده است که گیاهان و جانوران مختلف بتوانند به حیات خود ادامه دهند و مهاجرت کنند.

موقعیت‌های مرزی زمین نیز تحت تأثیر شرایطی مثل توزیع گرمای جریان‌های اقیانوسی و شیمی آب قرار دارند. جرم‌های مختلف آب اقیانوسی می‌توانند شامل عناصر مختلف و شکل‌های مختلف آن موسوم به ایزوتوپ‌ها باشند.

برای مثال آب اقیانوس‌های عمیق در طول هزاران سال به سطح زمین می‌رسد و ترکیب متفاوتی از آب روی سطح اقیانوس‌ها قرار دارد. دلیل اهمیت این مسئله این است که جرم‌های مختلف آبی شامل مقادیر مختلفی از مواد مغذی هستند که آن‌ها را به بخش‌های مختلفی از زمین می‌برند و پتانسیل حیات در بخش‌های مختلف را تغییر می‌دهند.

صفحات تکتونیک بر میزان انعکاس تشعشع خورشید به فضا و تغییر دمای زمین هم تأثیر می‌گذارند.

سرعت حرکت صفحات تکتونیک هم به مرور زمان تغییر کرده و حرکت آب از جمله بالا آمدن آب اقیانوس‌ها در قاره‌ها را به دنبال داشته است. در این زمان، فوران‌های آتشفشانی بسیاری رخ دادند و منجر به ورود گاز بیشتر به اتمسفر شدند.

سلسله‌ کوه‌ها بر اثر برخورد صفحات تکتونیک شکل می‌گیرند که بر جریان‌های اقیانوسی و جوی و همین‌طور فرسایش سنگ‌ها تأثیر می‌گذارند. در نتیجه گاز‌های گلخانه‌ای آزاد و مواد مغذی در اقیانوس‌ها پخش شدند.