تغییر مدار سیاره ما به زندگی “زمینی” کمک کرد!!

لایه‌های سنگی غنی از آهن که در شدیدترین دوران یخبندان رسوب کرده‌اند می‌توانند نحوه ماندگاری اکسیژن در اقیانوس‌ها را توضیح دهند.

muratart/Shutterstock

در حالی که تصور یخ در خط استوا دشوار است، اما شواهد قانع کننده‌ای وجود دارد که نشان می‌دهد بسیاری از سطوح و اقیانوسهای زمین از یخ پوشیده شده بودند – رویدادی که به عنوان “زمین گلوله برفی” شناخته می‌شود.

صخره‌های فلیندرز استرالیای جنوبی حاوی سرنخ هایی از این عصر یخبندان شدید است. قبل از اینکه نیروهای زمین‌ساختی برای بلند کردن کوهها از کف اقیانوس به ارتفاعاتی که امروزه اشغال کرده اند، کمک کنند، یخ‌ها تخته سنگ‌هایی را از راه دور حمل کرده و در محل رها کرده‌اند. این واقعیت که سنگها در چند درجه‌ای خط استوا رسوب کرده‌اند فقط می‌تواند یک معنی داشته باشد. در برهه‌ای از تاریخ زمین، یخ عرضهای جغرافیایی کم را اشغال کرده بوده است.

تجزیه و تحلیل این سنگها نشان می‌دهد که شرایط زمین گلوله برفی در حدود 700 میلیون سال پیش آغاز شده و تقریبا 60 میلیون سال به طول انجامیده و درست قبل از بزرگترین انفجار جدید حیات سیاره به پایان رسیده است. اما یک سوال نزدیک به یک قرن است که محققان را درگیر کرده است: چگونه زندگی اولیه موفق شد تا آن نقطه زنده بماند؟ با پوشاندن لایه‌های یخی عظیم از آب جو، اقیانوس‌ها اکسیژن کمی برای ساکنان در اختیار داشتند.

برای پاسخ به این سوال، تیمی از محققان به لایه‌هایی از سنگهای رسوبی غنی از آهن و سیلیس روی آوردند که به سازندهای آهن نواری (BIFs) معروف هستند و در طول زمین گلوله برفی در اقیانوس رسوب کرده و اکنون در محدوده فلیندرز یافت می‌شوند.

راس میچل، زمین‌شناس آکادمی علوم چین در پکن، چین و نویسنده اصلی می‌گوید: “از بین تمام سنگ‌های گلوله برفی، BIFها تنها مانند یک هسته یخی هستند-یک ضبط کننده ثابت در پایین کف دریا که سرنخهایی از آنچه در زمین گلوله برفی رخ داده است را نشان می‌دهد.”

سازندهای آهنی نواری نشان دهنده تناوب بین لایه‌های غنی از آهن (قرمز) و غنی از سیلیس (سفید) است.

دانشگاه ساوتهمپتون

BIF زمانی شکل گرفت که لایه‌های یخ دریا مانع از تبادل اکسیژن بین جو و اقیانوس شد و باعث شد آهن از فوران آتشفشانی زیر آب در آب دریا تجمع یابد. با این حال، لایه‌های دوره‌ای سیلیس شواهدی است که پالس‌های اکسیژن نیز باید در آن دخیل باشند.

میچل می‌گوید: “وقتی اقیانوس به طور کامل با یخ بسته شود، لایه‌هایی مانند این شکل نمی‌گیرد.”

او و همکارانش برای بررسی اینکه چگونه اکسیژن می‌تواند در طول زمین گلوله برفی وارد اقیانوس شود، میزان مغناطیسی BIFها را در هنگام قرار گرفتن در معرض میدان مغناطیسی را اندازه‌گیری کردند. آنها دریافتند که زمان تغییرات در مدار زمین (معروف به چرخه میلانکوویچ) با زمان تغییرات در لایه‌های صخره ای مطابقت دارد.

چرخه های BIF و میلانکوویچ

چرخه‌های میلانکوویچ به تغییرات دوره‌ای شکل مدار زمین به همراه شیب و تزلزل آن در طول دهها هزار سال اشاره دارد. این تغییرات بر موقعیت زمین نسبت به خورشید و میزان تابش خورشیدی که به سطح آن می‌رسد، تأثیر می‌گذارد و بر آب و هوای زمین تأثیر می‌گذارد.

یکی از تفسیرهای احتمالی جدیدترین یافته این است که چرخه‌های میلانکوویچ با تغییر در تابش خورشید ورودی باعث پیشروی و عقب‌نشینی صفحات یخی شد. این امر توضیح می‌دهد که چرا سنگها مانند سنگهای واقع در رشته کوههای فلیندرز، بین لایه‌های رسوبی BIFs و رسوبات یخچالی متناوب هستند.

محققان گزارش می‌دهند که BIFها طی صدها پیشرفت یخچالی و عقب نشینی در طول چهار میلیون سال ذخیره شده‌اند. میچل می‌گوید: “داده‌های جدید ما نشان می‌دهد که عقب‌نشینی یخ مناطق عاری از یخ را باز کرده و به اکسیژن اجازه می‌دهد تا در اقیانوس‌ها مخلوط شود و باعث ادامه حیات در طول زمین گلوله برفی می‌شود.”

یک “قطعه سنگ” یخچالی با سطحی خراشیده که با حرکت یخ مرتبط است.

دانشگاه ساوتهمپتون

خطوط زمینی

نظریه‌ای که می‌گوید گلوله برفی زمین یک سری پیشرفتها و عقب نشینی‌های یخچالی را تجربه کرده است که به اکسیژن اجازه می‌دهد در اقیانوس باقی بماند و به نوبه خود امکان زنده ماندن زندگی را فراهم می‌کند و با نظریه موجود به خوبی مطابقت دارد.

در حین پیشرفت صفحات یخی قاره‌ای، فشار یخ‌های روی هم تلنبار شده باعث ذوب شدن زیر یخچال می‌شود. در خطوط اتصال زمین (جایی که ورقه‌های یخ با اقیانوس برخورد می‌کنند)، آب مذاب وارد اقیانوس می‌شود – همراه با هرگونه اکسیژن که هنگام تشکیل یخ به عنوان حباب هوا در داخل آن محبوس شده بود.

رسوبات از سراسر جهان شواهدی را نشان می‌دهد که این اتفاق در طول زمین گلوله برفی رخ داده است. گالن هالورسون، زمین شناس در دانشگاه مک گیل در کبک کانادا  که در این مطالعه مشارکت نداشت، می‌گوید: این فرآیند در اصل یک “پمپ اکسیژن” بود ، مشابه آنچه در دریاچه‌های زیر یخبندان امروز اتفاق می‌افتد.

هالورسون و تیم محققانش در مطالعه‌ای در سال 2019 BIFها را مورد بررسی قرار دادند و دریافتند که همگرایی آب مذاب غنی از اکسیژن و آب دریا غنی از آهن در خطوط زمینی احتمالاً انرژی کافی برای حفظ زندگی در این مدت را فراهم می‌کند. پیشروی و عقب‌نشینی یخ به دلیل چرخه های مداری زمین می تواند مناطق بیشتری را در اقیانوس باز کرده و به این پمپ اکسیژن در طول زمین گلوله برفی کمک کند.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Our planet’s changing orbit helped life survive ‘Snowball Earth’

By Theo Nicitopoulos  |  Published: Monday, August 9, 2021

https://astronomy.com/news/2021/08/our-planets-changing-orbit-helped-life-survive-snowball-earth