آیا زمین اولیه دنیایی کاملا آبی بود؟

به نقل از ساينس، يافته‌هاي جديد فرضيه‌هاي قبلي مبني بر اينکه اندازه اقيانوس جهاني زمين با گذشت زمان ثابت مانده است را به چالش مي‌کشد و به گفته محققان، تحقيق حاضر، سرنخي از چگونگي تغيير اندازه اين اقيانوس در طول زمان ارائه مي‌دهد.

شايان‌ذکر است که بيشتر آب‌هاي سطحي زمين در اقيانوس‌ها جاري هستند اما يک مخزن دوم آب در اعماق فضاي داخلي زمين به شکل هيدروژن و اکسيژن متصل به مواد معدني گوشته نيز وجود دارد.

محققان موسسه  AGU Advances که تحقيقات و تفسيرهاي تاثيرگذار و داراي دسترسي آزاد را در مورد زمين و علوم فضايي منتشر مي‌کنند، تخمين مي‌زنند، گوشته امروز زمين به‌طور بالقوه چه ميزان آب مي‌تواند داشته باشد و چه مقدار آب در گذشته ذخيره کرده باشد.

يافته‌ها نشان مي‌دهد، از آنجا که اوايل، زمين گرمتر از امروز بود، ممکن است گوشته آن آب کمتري داشته است زيرا مواد معدني گوشته در دماي بالاتر، آب کمتري را نگه مي‌دارد. با فرض اينکه جبه گوشته در حال حاضر بيش از ۰.۳ تا ۰.۸ برابر جرم، اقيانوس داشته باشد، يک اقيانوس سطح بزرگتر ممکن است در اوايل دوران باستان وجود داشته باشد. در آن زمان، گوشته حدود ۱۹۰۰-۳۰۰۰ درجه کلوين (۲۹۶۰-۴۹۴۰ درجه فارنهايت) بود در حالي که امروز ۱۶۰۰ تا۲۶۰۰ درجه کلوين (۲۴۲۰-۴۲۲۰ درجه فارنهايت) است.

به گفته محققان، اگر زمين اوليه داراي اقيانوس بزرگتري نسبت به امروز بوده است، مي‌توانست ترکيب جو اوليه را تغيير داده باشد و ميزان تابش نور خورشيد به فضا را کاهش دهد. اين عوامل مي‌توانستند بر آب‌وهوا و زيستگاهي که از اولين زندگي روي زمين پشتيباني کرده، تاثير بگذارند.

ربکا فيشر، فيزيکدان مواد معدني از دانشگاه هاروارد ايالات‌متحده و يکي از محققان تحقيق جديد گفت: «گاهي اوقات به‌راحتي فراموش مي‌کنيم که فضاي داخلي عميق يک سياره براي آنچه در سطح آن رخ مي‌دهد، مهم است. اگر گوشته فقط مقدار زيادي آب را در خود نگه دارد، بايد اين آب در جاي ديگري باشد، بنابراين آنچه در هزاران کيلومتر زير سطح مي‌گذرد مي‌تواند پيامدهاي بسيار بزرگي داشته باشد.»

سطح دريا در طول ۵۴۱ ميليون سال گذشته کاملا ثابت مانده است. ميزان سطح دريا در اوايل تاريخ زمين براي ارزيابي بيشتر چالش برانگيز است، زيرا شواهد اندکي از دوران باستان باقي مانده است. از نظر زمين‌شناسي، با گذشت زمان، آب مي‌تواند از طريق سطح اقيانوس به داخل زمين و صفحات زمين‌ساخت حرکت کند، اما اندازه ميزان آب به خوبي درک نشده است. به دليل اين کمبود اطلاعات، دانشمندان تصور کرده بودند که اندازه اقيانوس جهاني در طول زمان زمين‌شناسي ثابت مانده است.

در تحقيق جديد، جونجي دونگ و همکار وي، فيزيکدان مواد معدني دانشگاه هاروارد، مدلي را براي تخمين مقدار کل آبي که گوشته زمين به‌طور بالقوه مي‌تواند بر اساس درجه حرارت ذخيره کند، ايجاد کردند. وي داده‌هاي موجود در مورد ميزان آب ذخيره مواد معدني مختلف گوشته را در نظر گرفت، همچنين بررسي کرد که کدام يک از اين ۲۳ ماده معدني در اعماق و زمان‌هاي مختلف گذشته زمين وجود داشتند. سپس محققان تخمين‌هاي ذخيره‌سازي را با حجم زمين در هنگام سرد شدن زمين، مرتبط کردند.

جون کورناگا، ژئوفيزيکدان دانشگاه ييل ايالات‌متحده که در اين تحقيقات شرکت نکرده بود، اظهار کرد: اين اولين بار است که دانشمندان داده‌هاي فيزيک معدني مربوط به ذخيره آب در گوشته را به اندازه اقيانوس پيوند مي‌دهند واين ارتباط هرگز در گذشته مطرح نشده است.

دونگ و فيشر اظهار کردند: برآورد آنان از ظرفيت ذخيره آب گوشته با عدم اطمينان به موارد زيادي همراه است. به‌عنوان‌مثال، دانشمندان کاملا نمي‌دانند که چه مقدار آب را مي‌توان در بريدگمنيت، ماده معدني اصلي گوشته ذخيره کرد.

يافته‌هاي جديد چگونگي تغيير اقيانوس جهاني را با گذشت زمان روشن مي‌کند و مي‌تواند دانشمندان را در درک بهتر چرخه آب در کره زمين و ساير سيارات  با قابليت حيات موجودات، کمک کند.

سوزان ون در لي، متخصص لرزه‌نگاري دانشگاه نورث وسترن که در اين مطالعه شرکت نکرده است، گفت: «قطعا دانستن تحول بودجه جهاني آب به صورت کمي مفيد است. فکر مي‌کنم اين يافته‌ها براي لرزه‌نگاران مانند من  که تصويربرداري از ساختار گوشته فعلي را انجام مي‌دهند و ميزان آب آن را تخمين مي‌زنند، همچنين براي افرادي که در جستجوي سياره‌هاي ديگر داراي آب هستند و افرادي که مي‌خواهند منشاء آب زمين را بيابند، مهم هستند.»

دونگ و فيشر اکنون از همان روش براي محاسبه ميزان آب در مريخ استفاده مي‌کنند.

دونگ گفت: «امروز مريخ بسيار سرد و خشک به‌نظر مي‌رسد اما بسياري از شواهد ژئوشيميايي و ژئومورفولوژيکي نشان مي‌دهد که مريخ در اوايل ممکن است مقداري آب روي سطح و حتي يک اقيانوس کوچک داشته باشد بنابراين علاقه زيادي به درک چرخه آب در مريخ وجود دارد.»