توسعه سریع جانوران در ۵۴۰ میلیون سال پیش، زمین را برای همیشه تغییر داده است. تیمی به رهبری آندریا جولیانی، محقق ETH، ردپایی از این توسعه را در سنگ‌های زمین یافتند.

یه گزارش phys، به راحتی می‌توان فهمید که فرآیند‌های درونی زمین بر آنچه روی سطح اتفاق می‌افتد تأثیر می‌گذارد. به عنوان مثال، آتشفشان‌ها سنگ‌های ماگمایی را از زیر خاک بیرون می‌آورند و گاز‌هایی را در جو منتشر می‌کنند و بنابراین چرخه‌های بیوژئوشیمیایی سیاره ما را تحت تأثیر قرار می‌دهند.

با این حال، چیزی که کمتر آشکار است این است که عکس آن نیز صادق است: آنچه در سطح زمین اتفاق می‌افتد، درون زمین را تحت تأثیر قرار می‌دهد حتی تا اعماق زیاد. این نتیجه‌ای است که توسط یک گروه بین المللی از محققان به رهبری آندریا جولیانی، عضو SNSF Ambizione در بخش علوم زمین در ETH زوریخ، در مطالعه جدیدی که در مجله Science Advances منتشر شده است، به دست آورده اند. بر اساس این مطالعه، توسعه حیات در سیاره ما بر بخش‌هایی از گوشته پایینی زمین تأثیر می‌گذارد.

کربن به عنوان یک پیامرسان

در مطالعه انجام شده، محققان سنگ‌های آتشفشانی نادر حاوی الماس به نام کیمبرلیت را از دوره‌های مختلف تاریخ زمین بررسی کردند. این سنگ‌های ویژه، پیام رسان‌هایی از پایین‌ترین مناطق گوشته زمین هستند. دانشمندان ترکیب ایزوتوپی کربن را در حدود ۱۵۰ نمونه از این سنگ‌های ویژه اندازه گیری کردند. آن‌ها دریافتند که ترکیب کیمبرلیت‌های جوان‌تر، که کمتر از ۲۵۰ میلیون سال سن دارند، به طور قابل‌توجهی با سنگ‌های قدیمی‌تر متفاوت هستند. محققان یک محرک تعیین کننده برای این تغییر در ترکیب کیمبرلیت‌های جوان در انفجار کامبرین می‌بینند.

این تفاوت از نظر زمین شناسی، در طی یک دوره چند ده میلیون ساله در آغاز عصر کامبرین، حدود ۵۴۰ میلیون سال پیش رخ داد. در طی این انتقال شدید، تقریباً تمام قبایل حیوانات موجود امروزی برای اولین بار روی زمین ظاهر شدند. جولیانی توضیح می‌دهد که افزایش عظیم شکل‌های حیات در اقیانوس‌ها به‌طور قطعی آنچه را که روی سطح زمین اتفاق می‌افتد تغییر داد و این به نوبه خود بر ترکیب رسوبات در کف اقیانوس تأثیر گذاشت.

از اقیانوس ها گرفته تا گوشته

برای گوشته پایینی زمین، این تغییر به این دلیل مرتبط است که برخی از رسوبات موجود در بستر دریا، که مواد موجودات زنده مرده در آن رسوب می‌شوند، از طریق تکتونیک صفحه‌ای وارد گوشته می‌شوند. در امتداد مناطق فرورانش، این رسوبات همراه با پوسته اقیانوسی زیرین به اعماق بزرگ منتقل می‌شوند.

به این ترتیب کربنی که به عنوان مواد آلی در رسوبات ذخیره شده بود به گوشته زمین نیز می‌رسد. در آنجا رسوبات با مواد سنگی دیگر از گوشته زمین مخلوط می‌شوند و پس از مدتی معین، که حداقل ۲۰۰ تا ۳۰۰ میلیون سال تخمین زده می‌شود، دوباره در مکان‌های دیگر به سطح زمین می‌آیند. قابل توجه است که تغییرات در رسوبات دریایی چنین ردپای عمیقی بر جای می‌گذارد، زیرا به طور کلی، تنها مقادیر کمی از رسوب در امتداد یک منطقه فرورانش به اعماق گوشته منتقل می‌شود.

زمین به عنوان یک سیستم کل

علاوه بر کربن، محققان ترکیب ایزوتوپی سایر عناصر شیمیایی را نیز بررسی کردند. برای مثال، دو عنصر استرانسیم و هافنیوم الگوی مشابهی با کربن نشان دادند. یکی از محققان این پروژه خاطرنشان می‌کند: این بدان معناست که امضای کربن را نمی‌توان با فرآیند‌های دیگری مانند گاززدایی توضیح داد، زیرا در غیر این صورت ایزوتوپ‌های استرانسیم و هافنیوم با کربن همبستگی نخواهند داشت."

یافته‌های جدید راه را برای مطالعات بیشتر باز می‌کند. به عنوان مثال، عناصری مانند فسفر یا روی که به طور قابل توجهی تحت تأثیر پیدایش حیات قرار گرفتند، همچنین می‌توانند سرنخ‌هایی در مورد چگونگی تأثیر فرآیند‌های سطح زمین بر درون زمین ارائه دهند. جولیانی می‌گوید: «زمین واقعاً یک سیستم کلی پیچیده است؛ و ما اکنون می‌خواهیم این سیستم را با جزئیات بیشتری درک کنیم."

بیشتر بخوانید

• افزایش سرعت سرد شدن درون سیاره زمین