آیا “زمین گلوله برفی” واقعاً جهانی بود؟ کشف بزرگ پژوهشگران

شواهد جدید از زمین یخ‌زده

زمین‌شناسان شواهد قوی از کلرادو یافته‌اند که نشان می‌دهد یخچال‌های عظیم زمین را تا خط استوا در صدها میلیون سال پیش پوشانده بودند و سیاره را به یک تکه یخ شناور در فضا تبدیل کرده بودند. این مطالعه که به رهبری دانشگاه کلرادو بولدر انجام شده، موفقیتی برای حامیان نظریه‌ای قدیمی به نام “زمین برفی” است. این نظریه بیان می‌کند که از حدود ۷۲۰ تا ۶۳۵ میلیون سال پیش و به دلایلی که هنوز مشخص نیست، زنجیره‌ای از وقایع به‌طور رادیکالی آب و هوای سیاره را تغییر داد. دما به شدت کاهش یافت و ورقه‌های یخی که ممکن است چند مایل ضخامت داشته باشند، بر روی هر اینچ از سطح زمین پیشروی کردند.

لیام کورتنی-دیویس، نویسنده اصلی این مطالعه و پژوهشگر پسادکتری در دپارتمان علوم زمین‌شناسی دانشگاه کلرادو بولدر، گفت: “این مطالعه اولین شواهد فیزیکی را ارائه می‌دهد که نشان می‌دهد زمین برفی به قلب قاره‌ها در خط استوا رسید.” تیم تحقیقاتی نتایج خود را در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم منتشر خواهد کرد. نویسندگان همکار شامل ربکا فلاورز، استاد علوم زمین‌شناسی در دانشگاه کلرادو بولدر و پژوهشگرانی از کالج کلرادو، دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا و دانشگاه کالیفرنیا، برکلی هستند.

تحقیقات در رشته‌کوه‌های راکی کلرادو

این مطالعه بر روی رشته‌کوه‌های راکی کلرادو و به‌ویژه ناحیه “فرانت رنج” متمرکز است. در اینجا، مجموعه‌ای از سنگ‌ها که به نام “تاواکایو” یا “توا” شناخته می‌شوند، سرنخ‌هایی از این دوره سرد در تاریخ زمین را در خود دارند. کورتنی-دیویس توضیح داد که پژوهشگران از تکنیک تاریخ‌گذاری به نام طیف‌سنجی جرمی با لیزر استفاده کردند که با استفاده از لیزرها، مواد معدنی را به گونه‌ای تحت تأثیر قرار می‌دهد که برخی از اتم‌های داخل آن آزاد شوند. آن‌ها نشان دادند که این سنگ‌ها بین حدود ۶۹۰ تا ۶۶۰ میلیون سال پیش به زیر زمین فشار داده شده‌اند که به احتمال زیاد به دلیل وزن یخچال‌های عظیم بوده است که بر روی آن‌ها فشار می‌آوردند.

کورتنی-دیویس افزود که این مطالعه به دانشمندان کمک خواهد کرد تا یک مرحله حیاتی در تاریخ زمین‌شناسی سیاره و همچنین تاریخ زندگی بر روی زمین را درک کنند. اولین موجودات چندسلولی ممکن است بلافاصله پس از ذوب شدن زمین برفی در اقیانوس‌ها به وجود آمده باشند. او گفت: “شما شاهد تحول آب و هوا هستید و زندگی نیز با آن تحول می‌یابد. تمام این اتفاقات در دوران آشفتگی زمین برفی رخ داد.” او ادامه داد: “ما باید این دوره زمانی را بهتر شناسایی کنیم تا بفهمیم چگونه ما و سیاره به‌طور همزمان تکامل یافته‌ایم.”

جستجو برای برف

اصطلاح “زمین برفی” به مقاله‌ای که در سال ۱۹۹۲ توسط زمین‌شناس آمریکایی، جوزف کیرشوینک منتشر شد، برمی‌گردد. با این حال، با وجود دهه‌ها تحقیق، دانشمندان هنوز نتوانسته‌اند به توافق برسند که آیا کل کره زمین واقعاً یخ زده بوده است یا خیر.

کشف یخ‌های باستانی در کلرادو

زمین‌شناسان، به‌ویژه، اثرات یخ ضخیم را از این دوره تاریخی در سواحل باستانی کشف کرده‌اند، اما در داخل قاره‌ها، نزدیک به خط استوا، نه. اینجاست که کلرادو به تصویر می‌آید. در آن زمان، این منطقه در عرض‌های شمالی که امروز قرار دارد، نبود؛ بلکه کلرادو در بالای خط استوا به‌عنوان بخشی محصور از ابرقاره باستانی لورنتیا قرار داشت. اگر یخچال‌ها در این منطقه شکل گرفته‌اند، دانشمندان معتقدند که می‌توانسته‌اند در هر نقطه‌ای شکل بگیرند.

جست‌وجو برای قطعه گمشده

جست‌وجو برای این قطعه گمشده از پازل، کورتنی-دیویس و همکارانش را به سنگ‌های ماسه‌ای توا کشاند. امروزه، این ویژگی‌ها در چند نقطه در امتداد رشته‌کوه‌های فرانت کلرادو، به‌ویژه در اطراف قله پیکز، از زمین بیرون زده‌اند. به چشم غیرمسلح، این سنگ‌ها ممکن است شبیه سنگ‌های زرد-قهوه‌ای معمولی باشند که در نوارهای عمودی کمتر از یک اینچ تا چند فوت عرض دارند. اما برای زمین‌شناسان، این ویژگی‌ها تاریخچه‌ای غیرمعمول دارند.

این سنگ‌ها احتمالاً در گذشته به‌عنوان ماسه در سطح کلرادو شکل گرفته‌اند، اما سپس نیروهایی آن‌ها را به زیر زمین فشار دادند – شبیه به چنگال‌هایی که به پوسته زمین نفوذ می‌کنند. کورتنی-دیویس گفت: “این‌ها ویژگی‌های زمین‌شناسی کلاسیکی به نام «تزریق‌ها» هستند که معمولاً در زیر برخی از ورقه‌های یخی، از جمله در قطب جنوب امروزی، شکل می‌گیرند.” او می‌خواست بداند آیا سنگ‌های ماسه‌ای توا نیز به ورقه‌های یخی مرتبط هستند یا خیر.

تحقیقات و نتایج

برای این کار، محققان سن‌های رگه‌های معدنی که از میان این ویژگی‌ها عبور می‌کردند را محاسبه کردند. آن‌ها نمونه‌های کوچکی از این مواد معدنی که غنی از اکسید آهن (در واقع، زنگ‌زدگی) بودند، جمع‌آوری کردند و سپس با لیزر به آن‌ها ضربه زدند. در این فرآیند، مواد معدنی مقادیر کمی از عنصر رادیواکتیو اورانیوم را آزاد کردند. از آنجا که اتم‌های اورانیوم با سرعت ثابتی به سرب تبدیل می‌شوند، تیم می‌توانست از آن‌ها به‌عنوان نوعی زمان‌سنج برای سنگ‌های سیاره استفاده کند.

این یک لحظه «یورکا» بود: یافته‌های گروه نشان می‌دهد که سنگ ماسه‌ای توا در زمان زمین برفی به زیر زمین فشار داده شده است. گروه مشکوک است که در آن زمان، ورقه‌های یخ ضخیمی بر روی کلرادو شکل گرفته و ماسه‌ها را تحت فشار شدید قرار داده‌اند. در نهایت، و با نداشتن جایی دیگر برای رفتن، آن‌ها به‌سمت سنگ بستر زیرین فشار داده شدند.

فلاورز گفت: “ما از اینکه فرصتی برای کشف داستان تنها رسوبات زمین برفی که تا کنون در کلرادو شناسایی شده‌اند، داشتیم، هیجان‌زده‌ایم.” محققان هنوز کارشان تمام نشده است: اگر چنین ویژگی‌هایی در کلرادو در زمان زمین برفی شکل گرفته‌اند، احتمالاً در نقاط دیگر آمریکای شمالی نیز شکل گرفته‌اند. کورتنی-دیویس گفت: “ما می‌خواهیم این خبر را منتشر کنیم تا دیگران نیز سعی کنند این ویژگی‌ها را پیدا کنند و به ما در ساخت تصویر کامل‌تری از زمین برفی کمک کنند.”