8 دقیقه
یک مطالعه چندرشته‌ای تازه یک بحث دیرینه دربارهٔ ساختار سیلورپیت در جنوب دریای شمال را پاسخ داده است: این پدیدۀ زمین‌شناختی محصول برخورد یک شهاب‌سنگ در ائوسن میانی، تقریباً ۵۰ میلیون سال پیش است. این ساختار که در حدود ۷۰۰ متر زیر بستر دریا مدفون شده و نزدیک به ۱۳۰ کیلومتر جنوبشرق بریتانیای معاصر قرار دارد، اکنون به‌عنوان یک دهانهٔ برخوردی دریایی خوب حفظ‌شده شناخته میشود که اثرات محلی شدید ایجاد کرده؛ از جمله یک دود/فشانۀ عظیم آب و آوار و نیز یک تسونامی عظیم.
محققان برآورد کرده‌اند که جسم واردشونده حدوداً ۱۶۰ متر عرض داشته و از غرب با زاویه‌ای کم نسبت به بستر دریا برخورد کرده است. این برخورد یک دهانه به قطر حدود ۳ کیلومتر و عمق تا حدود ۱ کیلومتر حفر کرده و پرده‌ای از سنگ و آب به ارتفاع تقریباً ۱.۵ کیلومتر را به هوا پرتاب نموده که بازگشت آن به زمین موج‌هایی با ارتفاع بیش از ۱۰۰ متر تولید کرده است. این جزئیات فیزیکی پایهٔ ادعای اصلی مطالعه را تشکیل میدهند: سیلورپیت یک دهانهٔ برخوردی پرسرعت (هایپرولاسیتی) است که توسط یک جرم فرازمینی ایجاد شده است و نه توسط فرآیندهای زیرسطحی زمین‌شناختی.
تصویر رنگ‌نمایشی از دهانهٔ سیلورپیت
شواهد و روش‌ها
محل سیلورپیت برای نخستین‌بار در دادههای لرزهای سه‌بعدی در سال ۲۰۰۲ شناسایی شد. تعبیرهای اولیه به شکل دایره‌ای آن، برجستگی مرکزی و لبهٔ گسلی اشاره داشت — خصوصیات سازگار با ساختارهای برخوردی. با این‌حال، نظریه‌های جایگزین در مناظرات بعدی غالب شدند: بعضی از زمین‌شناسان استدلال کردند که این ساختار ممکن است نتیجهٔ حرکت نمک، تخلیۀ سیالات یا فرآیندهای آتشفشانی زیر بستر دریا باشد. در یک کنفرانس در سال ۲۰۰۹، رأی‌گیری گرایش به تفسیرهای غیرکوسمیک را نشان داد و سؤال را تا دستیابی به دادههای بیشتر باز گذاشت.
این مطالعهٔ جدید تصویربرداری لرزهای پیشرفته را با شواهد معدنی مستقیم که از یک گمانهٔ اکتشافی نفتی بازیابی شده ترکیب میکند. پروفیل‌های لرزهای با وضوح بالا هندسۀ گسل‌های زیرسطح و اختلالات رسوبی را نشان میدهند که با یک حفاری انفجاری از بالا سازگار است. به‌صورت حیاتی، نمونه‌هایی که در عمقی متناظر با کف دهانه گرفته شده‌اند، کوارتز شوکدیده و فلدسپات شوکدیده را در خود داشتند — کانی‌هایی که ویژگی‌های تغییر شکل میکروسکوپی آن‌ها تنها تحت فشارهای بسیار بالا و امواج شوک کوتاهمدت مرتبط با برخوردهای پرسرعت ایجاد میشود.
کانیهای شوکدیده به‌عنوان ابزار پزشکی قانونی
کانیهای شوکدیده قاطع‌ترین شواهد را فراهم می‌آورند. فرآیندهای تکتونیکی معمولی یا پدیده‌های مرتبط با نمک معمولاً ویژگی‌های صفحه‌ای تغییرشکل (Planar Deformation Features) و ساختارهای ریزفشاری با فشار بالا را تولید نمی‌کنند که در نمونه‌های سیلورپیت دیده شده است. یافتن این دانه‌ها — که نویسندگان آن را یک کشف نادر و شبیه به "سوزن در کاهدان" توصیف کردند — تفسیر را از حد احتمال به سطح قانع‌کننده ارتقا میدهد: کوارتز و فلدسپات شوکدیده به‌طور گسترده به‌عنوان نشانگرهای قطعی برخورد در زمین‌شناسی سیاره‌ای پذیرفته‌شده‌اند.
برای فهم بهتر، باید گفت که این میکروساختارها شامل خطوط و صفحات میکروسکوپی توزیع‌شده در بلورها هستند که فقط تحت شرایط شوک با نرخ‌های بارگذاری بسیار بالا تشکیل میشوند. آزمایشگاه‌های میکروسکوپ الکترونی و تحلیل‌های میاندیس‌نگاری (microscopy) این ویژگی‌ها را به‌خوبی مشخص می‌کنند و از آن‌ها برای افتراق میان منشا برخوردی و تکتونیکی استفاده میشود. همچنین، ترکیب‌شناسی شیمیایی و ردیابی ایزوتوپی نمونه‌ها می‌تواند نشانگرهای ثانویه‌ای از تنش و دگرگونی‌های حرارتی مربوط به برخورد فراهم کند.
زمینهٔ علمی و پیامدها
در سراسر زمین کمتر از ۲۰۰ دهانهٔ برخوردی زمینی به‌طور قاطع تأیید شده‌اند؛ دهانه‌های دریایی هنوز نادرترند و تنها حدود ۳۰ مورد در سطح بین‌المللی مورد توافق گسترده قرار گرفته‌اند. دهانه‌های بستر دریا که به‌خوبی حفظ شده‌اند، فرصت‌های منحصر‌به‌فردی برای مطالعهٔ تعامل برخوردها با محیطهای پوشیده از آب فراهم می‌کنند؛ از جمله تولید تسونامی، بازتوزیع رسوبات، تأثیرات شیمیایی محلی و اصلاحات ژئومورفولوژیک بلندمدت.
از آن‌جا که فرآیندهای پوسته‌ای زمین — همچون فرسایش، رسوب‌گذاری و تکتونیک صفحه‌ای — بسیاری از اثرات برخورد را از بین می‌برند، حفظ شدگی فوق‌العادهٔ سیلورپیت آن را به یک آزمایشگاه طبیعی بسیار ارزشمند تبدیل میکند. درک بهتر از فرایندهای دخیل در چنین برخوردهایی می‌تواند کمک کند مدل‌هایی را که رفتار برخوردها در اهداف اشباع از آب را پیش‌بینی می‌کنند (hydrocodes) دقیق‌تر کنیم و پارامترهای آن‌ها را با دادههای واقعی منطبق سازیم.
تأیید سیلورپیت به‌عنوان یک دهانهٔ شهابسنگی پیامدهای متعددی دارد: ثبت و آمار رویدادهای برخوردی در میانهٔ سنوزوئیک را اصلاح میکند، مدلهای تولید تسونامی در دریاهای کم‌عمق را بهبود می‌بخشد و دادههای تجربی لازم برای آزمایش شبیه‌سازی‌های عددی پیچیده را فراهم میآورد. این مطالعه همچنین نشان میدهد که تلفیق تصویربرداری لرزهای، رسوب‌شناسی گمانه‌ای و جرم‌شناسی معدنی برای ارزیابی ساختارهای مبهمِ زمین‌شناختی تا چه حد ارزشمند است؛ خصوصاً در مناطقی که دادههای اکتشافی هیدروکربن‌ها در دسترس است.
بینش کارشناسان
«یافتن کانیهای دگرگون‌شدهٔ ناشی از شوک دقیقاً در سطح کف دهانه، کلید حل این بحث بود،» می‌گوید Uisdean Nicholson، نویسندهٔ اصلی و زمین‌شناس. «تصاویر لرزهای شکل ساختار را نشان داد، اما دانه‌های شوکدیده اثر انگشت غیرقابل‌بازگشتی از یک برخورد پرانرژی را ارائه کردند.»
پروفسور Gareth Collins، هم‌نویسنده و دانشمند سیاره‌ای، اضافه میکند: «این کشف فرضیاتی را که سیلورپیت را به‌عنوان یک محل برخوردی مطرح کرده بودند، تأیید میکند و مسیرهای جدیدی برای مطالعهٔ چگونگی تغییر حوضه‌های رسوبی زیر بستر دریا بر اثر برخوردها باز میکند. به‌ندرت در یک محیط دریایی چنین مورد تمیز و روشنی در دسترس قرار می‌گیرد.»
نقاشی بزرگ‌تر این است که ترکیب تخصص‌ها — از ژئوفیزیکدان‌ها و زمین‌شناسان رسوبی تا میکروپترولوژیست‌ها و مدل‌سازان عددی — برای بازسازی کامل رویداد و پیامدهای آن ضروری است. این یک نمونهٔ بارز از نحوهٔ پیشرفت علم عصر حاضر از طریق هم‌افزایی بین‌رشته‌ای به‌شمار می‌آید.
تحقیقات آتی و پایش
تیم پژوهشی توصیه میکند که اقدامات هدفمند بیشتری انجام شود؛ از جمله کورینگهای دقیق‌تر در نقاط کلیدی ساختار، مطالعات میکروساختاری عمیق‌تر روی کانیهای بازیابی‌شده و مدل‌سازی‌های عددی پیشرفته برای بازسازی دینامیک برخورد و شکل‌گیری تسونامی حاصل. این مدل‌ها میتوانند متغیرهایی مانند زاویهٔ برخورد، سرعت جسم ورودی، ابعاد و خواص مکانیکی لایه‌های اشباع‌شده از آب را وارد کنند تا سناریوهای مختلف را آزمایش کنند.
پیامدهای گسترده‌تر شامل بهبود ارزیابی‌های جهانی ریسک برای خطرات ساحلی ناشی از برخورد شهاب‌سنگ‌ها و همچنین اصلاح روش‌های شناسایی ساختارهای مدفونِ برخوردی با استفاده از مجموعه‌های دادهٔ لرزهای هستند که معمولاً برای اکتشاف هیدروکربن توسعه می‌یابند. با توجه به اینکه صنعت نفت و گاز به‌صورت مستمر دادههای لرزهای حجیم تولید میکند، یک چارچوب تحلیلی که بتواند نواحی بالقوهٔ برخوردی را در میان این داده‌ها تشخیص دهد، ارزش علمی و کاربردی زیادی خواهد داشت.
علاوه بر این، مطالعهٔ پایدار از تأثیرات زیستمحیطی درازمدت — مانند تغییرات در توزیع رسوبات، تراکم زیست‌تودهٔ بستر دریا و تغییرات شیمیایی محلی — می‌تواند دیدگاه‌هایی دربارۀ چگونگی بازیابی اکوسیستم‌ها پس از رویدادهای شدید فراهم آورد. ترکیب دادههای ژئوشیمیایی، دیرینه‌محیطی و بیولوژیکی با یکدیگر می‌تواند چارچوبی جامع برای ارزیابی پیامدهای اکولوژیک ارائه دهد.
نتیجه‌گیری
سیلورپیت اکنون در شمار معدود دهانه‌های برخوردی دریایی قرار می‌گیرد که با اطمینان شناسایی شده‌اند. با ترکیب فن‌آوری‌های نوین لرزه‌نگاری و معدن‌شناسی شوک‌پراش، دانشمندان یک تفسیر غیربرخوردیِ پیشین را واژگون کرده و سابقهٔ روشن‌تری از یک رویداد دراماتیک در دورهٔ ائوسن بازیابی کرده‌اند. این مطالعه نه تنها بخش دیگری از تاریخ زمین را روشن می‌سازد، بلکه ابزارهای علمی برای شناسایی و توصیف سایت‌های برخوردی مدفون در سراسر جهان را تقویت میکند.
در نهایت، نمونهٔ سیلورپیت یادآور اهمیت دادههای چندمنظوره و تحلیل‌های میان‌رشته‌ای در زمین‌شناسی مدرن است؛ و نشان میدهد که چگونه ترکیب اطلاعات می‌تواند از حدس و گمان فراتر رفته و به نتایجی برسد که هم از نظر علمی و هم از منظر کاربردی دارای اهمیت‌اند.
منبع: sciencealert
ارسال نظر