اولین بارانی که زمین را مرطوب کرد چه زمانی بارید؟

فرادید: دانشمندان کشف کرده‌اند که سطح زمین حدود ۴ میلیارد سال پیش با قطره‌های باران مرطوب شده است، یعنی ۵۰۰ میلیون سال زودتر از آنچه قبلا تصور می‌شد.

تیمی از محققان استرالیا و چین با بررسی ایزوتوپ‌های اکسیژن به دام افتاده در مواد معدنی باستانی، زمان احتمالی فرو ریختن اولین قطرات آب تازه بر روی پوستۀ نوپدید زمین را تعیین کرده‌اند.

تپه‌های جک در غرب استرالیا، قدیمی‌ترین مواد باقیمانده از پوسته زمین را در خود جای داده‌اند. این مواد معدنی اولیه به مدت ۴.۴ میلیارد سال تحت تأثیر گرما و فشار تقریباً بدون تغییر باقی مانده‌اند.

نمونه‌ای از کریستال زیرکون که می‌تواند به کشف زمان اولین باران‌های زمین کمک کند

این روزها این چشم انداز خشک، سرخ و پر از گرد و غبار، آب زیادی دریافت نمی‌کند، اما دانشمندان درون کریستال‌های زیرکون هادئن (Hadean zircon) موجود در این سنگ‌ها، شواهدی از قدیمی‌ترین باران‌های زمین را پیدا کرده‌اند و این یافته، درک ما از تاریخچه «آب‌شناسی» سیاره زمین را به طور چشمگیری تغییر می‌دهد.

حامد جمال‌الدین، زمین‌شناس و نویسنده‌ی اصلی این پژوهش از دانشگاه کرتین استرالیا می‌گوید: «با بررسی سن و ایزوتوپ‌های اکسیژن در بلورهای ریزِ زیرکون، امضای ایزوتوپی سبکی را مربوط به چهار میلیارد سال پیش یافتیم».

جمال‌الدین و همکارانش با استفاده از طیف‌سنجی جرمی ثانویه به تجزیه و تحلیل دانه‌های ریز زیرکون پرداختند و نتیجه گرفتند که کدام ایزوتوپ‌های اکسیژن در ماگمایی که این بلورها از آن تشکیل شده‌اند، وجود داشته‌اند.

زیرکون‌های تپه‌های جک دارای ترکیب «ایزوتوپی بسیار سبک» بودند که تنها در صورتی امکان‌پذیر است که در زیر گوشته‌ی زمین تشکیل شده و در معرض آب‌های تازه، به ویژه آب‌هایی که به تازگی از آسمان باریده‌اند قرار گرفته باشند. بنابراین، ممکن است درون این بلورها، شواهدی از اولین باران‌های زمین که به اعماق پوسته‌ی تازه سخت شده‌ی آن نفوذ کرده‌اند، وجود داشته باشد.

جمال‌الدین می‌گوید: «چنین ایزوتوپ‌های اکسیژن سبک، معمولاً نتیجه‌ی تغییر سنگ‌ها توسط آب‌های تازه و داغ در چند کیلومتری زیر سطح زمین است».

وجود آب‌های تازه در این اعماق زمین، نظریه‌ی موجود درباره‌ی پوشیده شدن کامل زمین توسط اقیانوس‌ها، چهار میلیارد سال پیش را به چالش می‌کشد.

هوگو اولیروک، زمین‌شناس و نویسنده‌ی همکار از دانشگاه کرتین خاطرنشان می‌کند که این پژوهش پیامدهایی برای بسیاری از رشته‌های علمی دارد.

او می‌گوید: «این کشف نه تنها بر دوره‌ی اولیه‌ی زمین بلکه همچنین بر این نکته صحه می‌گذارد که خشکی‌های زمین و آب‌های تازه، صحنه را برای شکوفایی حیات در بازه‌ی زمانی نسبتاً کوتاهی (یعنی کمتر از ۶۰۰ میلیون سال پس از شکل‌گیری سیاره) فراهم کرده‌اند»

پیش از این تصور می‌شد که پوسته‌ی زمین در آن دوران به طور کامل زیر اقیانوس‌ها قرار داشته است. برخی از قدیمی‌ترین اشکال حیات روی زمین که تاکنون یافته‌ایم، صخره‌های میکروبی ۳.۴۸ میلیارد ساله به نام استروماتولیت (stromatolit) هستند که کمی بیش از ۸۰۰ کیلومتر (حدود ۵۰۰ مایل) در شمال تپه‌های جک، در ناحیه‌ی پیلبارا کشف شده‌اند.

اما این پژوهش جدید نشان می‌دهد که خشکی، مخازن آب‌های تازه، چرخه‌ی آب و حتی احتمالاً حیات روی زمین، بسیار زودتر از آنچه فکر می‌کردیم پدید آمده‌اند.

این یافته همچنین نظریه‌ی «زمین اولیه‌ی سرد» را که توسط جان ولی، زمین‌شناس دانشگاه ویسکانسین-مدیسن در مقاله‌ی سال ۲۰۱۴ او مطرح شد، تقویت می‌کند. در آن مقاله، زیرکون‌های هادئن به عنوان قدیمی‌ترین مواد زمین معرفی شده بودند.

این نظریه بیان می‌کند که مدت کوتاهی پس از آن که دریای مذاب زمین به پوسته‌ای جامد تبدیل شد، زمین به اندازه‌ی کافی سرد شد که بتواند میزبان آب مایع، اقیانوس‌ها و یک آب‌سپهر باشد.