چگونه جهنم زمین به بهشت قابل سکونت تبدیل شد؟

زومیت نوشت: زمین جهنمی آغازین به هیچ عنوان برای رشد حیات مناسب نبود تا اینکه با حذف گازهای گلخانه‌ای شرایط مساعدتر شد. دانشمندان سنگ‌های عجیب و گمشده‌ای را عامل حذف این گازها معرفی می‌کنند.

زمین آغازین اغلب با عنوان ابردوران هادئن (پیشازیستی) شناخته می‌شود. این ابردوران آغازین از خاکسترهای برخوردی که عامل شکل‌گیری ماه بود برخاسته بود و با گرمایی جهنمی شناخته می‌شود که زیر پوششی ضخیم از کربن‌دی اکسید و بخار آب به دام افتاده بود. زمین آغازین به‌هیچ‌عنوان سکونت‌پذیر نبود. در حدود ۴ میلیارد سال پیش، پس از دوره‌ای چند صد میلیون‌ساله سرد شدن زمین، سیاره‌ی ما کم‌کم برای حیات آماده شد.

در تمام تعریف‌های مربوط به تحولات چشمگیر زمین به اتلاف ناگهانی گازهای گلخانه‌ای اشاره می‌شود که عامل سرد شدن زمین و تبدیل بخار آب به اقیانوس‌ها بود؛ اما مشکل اینجا است که ردپاهای زمین‌شناسی اندکی از این دوران به جا مانده است. لخته‌های مواد معدنی کریستالی که روی اقیانوس‌های ماگما بالا و پایین می‌رفتند مدت‌ها پیش به اعماق زمین نفوذ کردند و شواهد سطحی سیاره را هم با خود بردند.

درنتیجه هر فرضیه‌ای درباره‌ی حل راز گاز گمشده به شواهد تصادفی وابسته است. دو پژوهشگر دانشگاه ییل اخیراً تعدادی سناریو از جمله سناریوی سنگ‌های عجیب را اجرا کرده‌اند که دیگر در سطح زمین پیدا نمی‌شوند. این سنگ‌ها کل کربن دی‌اکسید زمین آغازین را جذب کردند؛ اما این فرضیه نیاز به بررسی بیشتری دارد. یوشینوری میازاکی، دانشمند سیاره‌ای مؤسسه‌ی فناوری کالیفرنیا می‌گوید:

تا اندازه‌ای مقدار انبوه کربن جوی حذف شده است. ازآنجاکه هیچ‌گونه سابقه‌ی سنگی از زمین آغازین نداریم، مدلی تئوری را از زمین آغازین ترسیم کردیم.

می‌دانیم دوران هادئن زمین برگرفته از مدل‌های ژئوشیمیایی و اخترفیزیکی شکل‌گیری سیاره‌ها است. سیستم ماه و زمین ما هم احتمالاً محصول برخورد بین دو سیاره‌ی اولیه است که اولی در ابعاد مریخ و دیگری کمابیش هم جرم زمین کنونی بود. حاصل این بی‌نظمی، سنگ‌ها و مواد فراری مثل توده‌های مذاب مواد معدنی و گاز بودند که بر اثر بارش سنگ‌لاشه‌های زیاد از فضا گرمای پیوسته‌ی خود را حفظ کردند. از این منشأ می‌توان دوره‌ای طولانی از گرما و بی‌نظمی را تصور کرد که به واسطه‌ی جو گلخانه‌ای کربن‌دی اکسیدی و آب دائمی شدند. تنها با نگاهی به سیاره‌ی همسایه‌مان، زهره می‌توانیم به درکی از چشم‌انداز زمین آن زمان برسیم.

تنها شواهد معدنی موجود از دوران هادئن، نشانه‌های موجود در اقیانوس‌ها هستند که به دوران سردسازی چندصدمیلیون ساله بازمی‌گردند. با پایان دوره‌ی هادئن در حدود ۴ میلیارد سال پیش، چرخه‌ی کربنی ثابت شدن دما را به‌دنبال داشت تا نقطه‌‌ای شد که حیات بتواند به شکل رضایت‌بخشی ادامه پیدا کند. براساس یک احتمال، کربن موجود در جو در اقیانوس‌ها حل شده و وارد کربنات‌های جامد شده است که در جریان‌های گوشته‌ای فرو رفتند و به اعماق نفوذ کردند.

درنتیجه میازاکی و همکار او جان کورناگا مدل‌ها را در زمینه‌های مکانیک سیالات، انتقال حرارتی و فیزیک جوی تست کردند تا کارایی فرضیه‌ی خود را ارزیابی کنند. براساس نتایج، فرضیه در صورتی نتیجه‌بخش است که نوع مشخصی از سنگ به سطح زمین سقوط کرده باشد. به گفته‌ی میازاکی:

این سنگ‌ها غنی از مواد معدنی به نام پیروکسن و احتمالاً سبزرنگ هستند. مهم‌تر از هرچیز سرشار از منیزیم با سطح تراکمی هستند که به ندرت در سنگ‌های کنونی دیده می‌شود.

پوسته‌ی متحرک سنگ مذاب همراه با پیروکسن می‌تواند دلیل از بین رفتن کربن‌دی اکسید را در فرایند پایدارسازی توجیه کند. این فرایند به جای چند میلیارد سال، چند میلیون سال به طول انجامید. پس از سرد شدن زمین پوسته‌ای شامل مجموعه‌ای از صفحات به وجود آمد که به کندی حرکت می‌کنند و تمام آن‌ها از سنگ‌های غنی از منیزیم تشکیل شده‌اند. با توجه به تغییر شکل سریع پوسته، مواد معدنی مرطوب به سرعت آب‌زدایی شدند و اقیانوس‌ها را به سطح کنونی رساندند. این سناریو می‌تواند زمینه‌ساز شروع حیات در زمین باشد. به گفته‌ی کورناگا:

سنگ‌های عجیب روی زمین برای تولید جریان بزرگ هیدروژنی با آب دریا واکنش می‌دهند؛ بدین‌ترتیب جریان هیدروژنی عظیمی را به وجود آوردند که برای ایجاد مولکول‌های زیستی ضروری بودند.

پژوهش فوق نیاز به شواهد محکم‌تری دارد که در اعماق زمان و زیر سطوح مخفی شده‌اند. بدون شک دوران جهنمی زمین رازهای زیادی را در خود دارد؛ اما کم‌کم می‌تواند به درکی از تبدیل این جهنم به بهشت کنونی برسیم.

این پژوهش در Nature منتشر شد.