اکسیژن زمین از کجا آمده؟
به گزارش خشکشوئی آنلاین، گجت نیوز نوشت: مطالعه اخیر دانشمندان نشان داده است که منشا پیدایش اکسیژن زمین، از یک منبع پیشبینی نشده و غیرمنتظره تکتونیکی عمیق به وجود آمده است.
عنصر حیات بخش اکسیژن موجود در زمین که آنرا به سیاره ای قابل سکونت تبدیل نموده، ۲۱ درصد از جو سیاره ما را تشکیل می دهد. با این وجود، در گذشته دور و در دوران نخست زیستی که ۲.۵ تا ۲.۸ میلیارد سال پیش به وقوع پیوسته بوده، زمین حدودا خالی از اکسیژن بود. ازاین رو این سوال مطرح می شود که اکسیژن زمین از کجا آمده است؟ زمین در عصر آرکئن
عصر آرکئن (نخست زیستی)، یک سوم تاریخ زمین از ۲.۵ میلیارد تا ۴ میلیارد سال پیش را به خود اختصاص می دهد. در آن دوران، زمین بیگانه یک دنیای غوطه ور در آب بود و عموما از اقیانوس های سبز، در بین انبوهی از مه متان تشکیل شده بود و کاملا فاقد حیات چندسلولی بود. یکی دیگر از جنبه های بیگانه سیاره ما در آن زمان، ماهیت فعالیتهای تکتونیکی آن بود. در دوران مدرن زمین، فعالیت تکتوتیکی غالب، بعنوان «تکتونیک صفحه ای» شناخته می شود، جایی که پوسته اقیانوسی که بیرونی ترین لایه زمین است، به زیر گوشته زمین (ناحیه بین پوسته و هسته) در نقاط تلاقی که به «مناطق فرورانش» مشهور است، فرو می رود. با این وجود، بحث های گوناگونی در مورد این که آیا فعالیتهای تکتونیکی امروزی در عصر آرکئن هم عملکرد مشابهی دارند یا خیر، شکل گرفته است. یکی از خصوصیت های نواحی فرورانش مدرن، ارتباط آنها با ماگماهای اکسید شده است. این ماگماها زمانی تشکیل می شوند که رسوبات اکسید شده و آب های اعماق سرد و متراکم نزدیک به کف اقیانوس، به گوشته زمین نفود می کنند. این فرایند منجر به تولید ماگما با درصد بالایی از اکسیژن و آب می شود. هدف از این تحقیق، راستی آزمایی این فرضیه است که آیا فقدان مواد اکسید شده و رسوبات در آب های کف اقیانوس ها طی دوران آرکئن می تواند از تشکیل ماگماهای اکسید شده جلوگیری کرده باشد یا خیر؟ شناسایی این ماگماها در سنگ های ماگمایی دوران نخست زیستی می تواند شواهدی را در خصوص فرورانش و تکتونیک صفحه ای در ۲.۷ میلیارد سال پیش عرضه نماید. آزمایش تعیین منشا اکسیژن زمین
دانشمندان نمونه هایی از سنگ های گرانیتوئیدی را با قدمت 2750 تا 2670 میلیون سال از سراسر شهرهای Abitibi-Wawa در استان Superior کانادا جمع آوری کردند. این منطقه بزرگ ترین قاره آرکئن را در خود جای داده که امتداد آن از وینیپگ در مانیتوبا، تا شرق کبک به بیشتر از 2000 کیلومتر می رسد. دانشمندان از راه این تحقیق توانستند سطح اکسیداسیون ماگماهای ساخته شده در دوران نخست زیستی را بررسی نمایند. اندازه گیری حالت اکسیداسیون این سنگ های ماگمایی که از راه سرد شدن و تبلور ماگما یا گدازه بوجود آمده اند، در نوع خود چالش برانگیز است. رویدادهای بعد از تبلور شامل تغییر شکل، دفن شدن یا گرم شدن در مقاطع بعدی امکان دارد سبب ایجاد تغییراتی در سنگ ها شده باشند. بنابراین، محققان تصمیم گرفتند آپاتیت معدنی موجود در بلورهای زیرکن این سنگ ها را مورد بررسی قرار دهند. کریستال های زیرکن می توانند در مقابل دما و فشار شدید رویدادهای بعد از تبلور مقاومت کنند. آنها حاوی سرنخ هایی در مورد محیطی که در آن شکل گرفته اند، هستند و میتوان سن دقیق سنگ ها را هم برآورد کرد. بلورهای آپاتیت کوچک، کم تر از ۳۰ میکرون عرض دارند و ابعادی برابر با یک سلول پوست انسان دارند که در بلورهای زیرکن به دام می افتند. آنها حاوی گوگرد هستند و با اندازه گیری میزان گوگرد موجود در آپاتیت، میتوان تعیین کرد که آیا آپاتیت از راه ماگماهای اکسید شده رشد کرده است یا خیر. در لابراتوار ملی آرگون واقع در ایالت ایلینوی آمریکا، فوگاسیته اکسیژن یک آرکئن بکر که اساسا مقدار اکسیژن آزاد موجود در آنرا نشان می دهد، با استفاده از یک تکنیک تخصصی به نام «طیف سنجی ساختار لبه نزدیک به اشعه ایکس» در سنکروترون منبع فوتون پیشرفته، با موفقیت اندازه گیری شد. تشکیل اکسیژن زمین از آب؟ یافته ها هم چنین نشان می دهند که میزان گوگرد موجود در ماگما، که در ابتدا حدود صفر بوده، طی حدود ۲۷۰۵ میلیون سال به ۲۰۰۰ قسمت در میلیون افزایش پیدا کرده که حاکی از غنی شدن بیش تر ماگماها از گوگرد است. علاوه بر این، فراوانی +S6 در آپاتیت که یک نوع یون گوگرد است، نشان داده است که گوگرد از یک منبع اکسید شده است که با داده های کریستال های زیرکن میزبان مطابقت دارد. این یافته ها هم چنین حاکی از آن هستند که ماگماهای اکسید شده در دوران نئوآرکئن، طی 2.7 میلیارد سال پیش شکل گرفته اند.
داده ها نشان می دهند که عدم وجود اکسیژن محلول در ذخایر اقیانوس طی دوران آرکئن، از تشکیل ماگماهای غنی از گوگرد و اکسید شده در مناطق فرورانش جلوگیری نمی نماید. در واقع اکسیژن موجود در این ماگماها باید از منبع دیگری آمده باشند و در نهایت با فوران های آتشفشانی در جو، آزاد شده اند. هم چنین شکل گیری این ماگماهای اکسی شده با رویدادهای عمده کانی سازی طلا در استان Superior کانادا و Yilgarn Craton واقع در استرالیای غربی در ارتباط می باشد که نشان دهنده رابطه میان این منابع غنی از اکسیژن و تشکیل ذخایر سنگ معدنی در سطح جهانی است. نتایج این ماگماهای اکسید شده فراتر از درک ژئودینامیک اولیه زمین است. پیش از این، بعید به نظر می رسید که ماگماهای آرکئن، در حالیکه آب اقیانوس و سنگ ها یا رسوبات کف اقیانوس وجود نداشتند، بتوانند اکسید شوند. علیرغم این که مکانیزم دقیق آن مشخص نمی باشد، پیدایش این ماگماها نشان می دهند که فرایند فرورانش، یعنی جایی که آب اقیانوس از صدها کیلومتر به درون سیاره ما کشیده می شوند، سبب آزادسازی اکسیژن می شود. سپس این فرایند گوشه پوشاننده را اکسید می کند. هم چنین طبق این مطالعات، فرورانش آرکئن می تواند یک عامل حیاتی و پیشبینی نشده در اکسیژن رسانی زمین تلقی شوند. آثار اولیه اکسیژن و هم چنین رویداد بزرگ اکسیداسیون که نشان دهنده افزایش سطح اکسیژن اتمسفر به میزان ۲.۳۲ تا ۲.۴۵ درصد بوده، در ۲.۷ میلیارد سال پیش اتفاق افتاده است. تا جایی که می دانیم، زمین تنها مکان موجود در منظومه شمسی گذشته یا حال به حساب می آید که در آن فعالیتهای تکتونیکی و فرورانش فعال در جریان هستند. این مطالعه هم چنین می تواند کمبود اکسیژن و امکان حیات در دیگر سیاره های سنگی را هم در آینده روشن کند. 227227
منبع: laundrybox.ir
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب