نقش دوگانه آتشفشان ها در تاریخ زمین

مردم سنگ شده زیر خاکستر آتشفشانی شهر پمپئی در ایتالیا مشهورترین تصویری است که از فوران یک آتشفشان در جهان وجود دارد. آتشفشان در ظاهر پدیده ای مخرب و ترسناک است که گهگاه از گوشه و کنار جهان سر برآورده و خرابی به بار می آورد. اما این همه آتشفشان نیست، نگاهی به تحقیقات سال های گذشته نشان می دهد، آتشفشان ها در طول تاریخ زمین نقشی چشمگیر در پدید آمدن زمینی دارند که شاهد آن هستیم.

در حقیقت آتشفشان های بزرگ و ابرفوران های بزرگ تاریخ بیشتر از تصور ما بر سرنوشت جهان نقش و تاثیر داشته اند؛ آنها در سرد و گرم شدن دما، شکل گیری قاره ها و حتی پدید آمدن حیات رد پای مشخصی از خودشان بر جای گذاشته اند. بنابراین تخریب، تنها یک روی سکه آتشفشان ها است، آنها در مقاطعی به سیاره ما جان داده اند و چه بسا نقشی تاثیرگذار در پدید آمدن حیات روی زمین داشته اند.

در این مقاله شما می توانید با نقش آتشفشان ها در شکل گیری زمین آشنا شوید.

طبق یکی از مهم ترین فرضیات علمی، زمین بعد از شکل گیری اش در بیشتر از 4.5 میلیارد سال قبل، از کره ای آتشین،‌ سرد و به ساختار کنونی اش نزدیک شد. این پدیده باعث به وجود آمدن پوسته نازکی برای زمین و مواد مذاب زیر سطح زمین شد که می توانست پوسته ضعیف قاره ها را بشکافد،‌ فوران کند، جاری شود و پس از جامد شدن خشکی های سرسختی را به وجود آورد. اما زمین حتی تا حدودی 2.2 میلیارد سال پیش شباهتی به وضعیت فعلی نداشت، قسمت اعظم خشکی های زمین زیر آب قرار داشت، اگرچه چند تکه خشکی بر سطح زمین وجود داشته‌، اما هیچ شباهتی به قاره های کنونی نداشته است.

پازل قاره ها در دست آتشفشان

برای درک بهتر چگونگی شکل گیری قاره ها بهتر است به مطالعات جامع زمین شناسی کریستوفر اسپنسر و همکارانش در دانشگاه کرتین استرالیا رجوع کنیم. در میان نتایج بدست آمده، یافته شگفت‌ انگیزی به چشم می خورد؛ هیچیک از سنگ های آتشفشانی در طول 2.2 تا 2.3 میلیارد سال پیش شکل نگرفته اند. این بدین معنا است که سنگ های آتشفشانی قبل یا بعد از این تاریخ شکل گرفته اند و در این میان دوره توقف خیره کننده ای وجود داشته است.

توده های سنگی حاصل از خروج مواد مذاب از لایه های درونی زمین و منجمد شدن آن و خواص شیمیایی منحصر به فردشان، دانشمندان را متوجه افزایش چشمگیر وسعت خشکی در 2.2 میلیارد سال پیش کرده است. محققان معتقدند جریان های قدرتمند گردابی که در گوشته زمین جریان دارند، عامل اصلی این فعل و انفعالات زمین شناختی هستند. اسپنسر سرپرست پژوهش در این باره می گوید: «فوران مواد مذاب در دریاها می تواند توضیحی احتمالی درباره فرآیند شکل گیری خشکی های جدید اطراف تونگا (بین هاوایی و نیوزیلند) باشد.»

جمع شدن خشکی ها

پیوستن تدریجی خشکی ها به یکدیگر موجب به وجود آمدن نونا، نخستین ابرقاره کره زمین شد. سرانجام در حدود 1.5 میلیارد سال پیش ابرقاره نونا به قاره های جداگانه تقسیم شد. از آن زمان به بعد قاره ها پیوسته به یکدیگر نزدیک شده و از هم دور می شوند؛ پدیده ای که چرخه ابرقاره ای نامیده می شود. دومین ابرقاره رودینیا نام دارد و حدود یک میلیارد سال پیش شکل گرفته است. پانگه آ سومین آنها است که تاریخ به وجود آمدن آن به 300 میلیون سال پیش باز می گردد. پس از مدتی پانگه آ از وسط شکاف برداشت و به دو قسمت شمالی و جنوبی تقسیم شد. قسمت شمالی ناحیه ای به نام لورازیا و قسمت جنوبی آن گندوانا را به وجود آورد. بین این دو خشکی عظیم دریای تتیس قرار داشته که دریاچه خزر در شمال ایران باقیمانده این دریا است. پیش بینی می شود 50 میلیون سال بعد چهارمین ابرقاره این سیاره با نام آماسیا از پیوستن دو قاره آسیا و آمریکای شمالی به وجود آمد.

طبق اظهارات اسپنسر با وجود آنکه هنوز علت اصلی پیوستگی و شکستگی دائم ابرقاره ها مشخص نیست، اما گمان می رود احتمالاً جریان های سیال موجود در گوشته، نقش مهمی در این زمینه ایفا می کنند. تحقیقات قبلی نیز وجود ارتباط میان این جریان ها و حرکت مداوم دوری و نزدیکی ابرقاره ها را تایید می کند. اما این تنها تاثیر آتشفشان ها نیست، آنها احتمالاً به معنای واقعی کلمه به زمین جان داده اند.

انفجارهای حیات بخش

منشاء حیات روی زمین همواره محل سوال و پرسش بوده است؛ حیات کی و چطور به وجود آمد؟ آتشفشان ها یکی از کاندیداهای احتمالی هستند.

ماگما در محل شکاف پوسته زمین،‌ از گوشته بیرون زده و به سمت سطح زمین روانه می شود. احتمالاً مشاهده صحنه انفجارهای عظیم آتشفشانی ما را به این نتیجه می رساند که این فوران ها هیچ هدفی جز تخریب هر آنچه در سر راهشان است،‌ ندارند؛ اما حقیقت چیز دیگری است. این انفجارهای مهیب ما را در حفظ حیات خود بر سطح زمین یاری می کند و دستاوردهایی برای زندگی بشر دارد که احتمالاً پیش از این نمی دانستید. بطور مثال،‌ در طول هر فوران آتشفشانی مقادیر عظیمی آب و دی اکسید کربن به همراه گازهای دیگر وارد جو می شود و به زمین کمک می کند اتمسفر هوازی خود را تشکیل دهد. علاوه بر این، پس از انجماد سریع ماگما و گدازه های آتشفشانی در سطح زمین سنگ های سیاهی تشکیل می شود که از آن در تولید مواد شوینده و ساخت و ساز جاده ها و ساختمان ها استفاده می شود.

عجیب تر اینکه جزایر کنونی هاوایی از سرد شدن فوران های آتشفشانی میلیون ها سال پیش به وجود آمده است. در واقع آتشفشان های متعددی که زیر اقیانوس آرام فوران کرده و سالانه هشت سانتیمتر حرکت می کند، از طریق حرکت دادن صفحه اقیانوسی می تواند باعث ایجاد خشکی ها و جزایر جدیدی شود. مجموعه این پدیده ها شرایطی را به وجود آورده که زمین را آماده جوشیدن حیات کرده است؛ حیات روی زمین مدیون آتشفشان ها است. اگر این موضوع برایتان عجیب است،‌ آماده باشید که بیشتر تعجب کنید؛ آتشفشان ها حاوی حیات اند.

حیات در عمق جهنم

اگر از شما بپرسند واژه حیات برایتان یادآور چه چیزی است، احتمالاً در ذهن تان انسان،‌ انواع و اقسام گیاهان یا حیوانات را تصور می کنید؛ اما آیا هیچکدام از این گونه ها توانایی زندگی در نزدیکی آتشفشان ها را دارند؟‌ محیطی با شرایط ویژه ای چون گدازه های سوزان، اسیدیته بالا و عاری از هر گونه مواد غذایی!

در جستجوهای ذهنی تان میکروب ها را فراموش نکنید. موجوداتی با تریلیون ها گونه مختلف که در شرایط عجیبی زندگی می کنند. اگرچه اکسیژن جزء جدا نشدنی حیات ما است،‌ اما برای گونه ای از میکروارگانیسم ها به نام متانوژن ها کشنده است! در واقع آنها ترجیح می دهند از ترکیبات کربنی مانند دی اکسید کربن انرژی خود را فراهم کنند و حتی برای فتوسنتز نیز مانند گیاهان به نور خورشید نیاز ندارند؛‌ بنابراین می توان متانوژن ها را در عمق سوزان دریاها؛ جایی که ماگما از شکاف پوسته اقیانوسی بالا می زند،‌ درون پوسته یا حتی گوشته زمین یافت. نمونه دیگر این میکروارگانیسم های جان سخت اکستراترموفیل ها است که شرایط بدون اکسیژن برکه مرگ زا را دوام می آورد؛ ناحیه ای که هر موجود زنده ای که بدان راه یابد را در کسری از ثانیه از حیات ساقط می کند. حتی زمانی که شرایط حیات به شدت سخت می شود، اکستراترموفیل ها می توانند رشد خود را به حالت تعلیق در آورند. اخیراً، ناسا گونه ای جدید از میکروارگانیسم ها را درون گچ های غول پیکر غار مشهور کریستال مکزیک یافت. برآوردها نشان می دهد که این میکروب ها در 50 هزار سال گذشته خود را در حالت تعلیق قرار داده و می توان آنها را به زودی دوباره به زندگی بازگرداند.

با این همه شرایط موجود در مناطق آتشفشانی مانع از حفظ ساختار مولکول های شیمیایی زنده می شود؛ به گونه ای که پیوندهای ساختاری DNA این ابرمولکول حیاتی موجودات زنده شکسته شده و ساختار سلولی از هم می پاشد؛ بنابراین هیچ موجود زنده ای نمی تواند به سنگ های مذاب آتشفشانی راه یابد؛ حتی اکستراترموفیل ها! با این وجود سطح ماگماها پتانسیل این را دارد که نشانه هایی از حیات را بر سطح خود بپذیرد و اجازه زندگی و رشد برخی از میکروارگانیسم ها را فراهم سازد.

درون آب های گرم آتشفشان ها؛ جایی مانند دهانه آتشفشان یلواستون انواع مختلف میکروارگانیسم ها زنده یافت شده اند؛ بنابراین آتشفشان ها حاوی حیات اند.

منابع

مقاله علمی و آموزشی «نقش دوگانه آتشفشان ها در تاریخ زمین»، نتیجه ی تحقیق و پژوهش، گردآوری و نگارش هیئت تحریریه علمی پورتال یو سی (شما می توانید) می باشد. در این راستا گزارش گیتا شمسی در مجله دانشمند، به عنوان منبع اصلی مورد استفاده قرار گرفته است.