4 دقیقه
توانایی زمین برای پشتیبانی از حیات پیچیده، حاصل ترکیب ویژگی‌های بی‌نظیر سیاره‌ای مانند جو غنی از اکسیژن و میدان مغناطیسی قدرتمند است. هر یک از این دو عنصر، نقش مهمی در پایداری زیست‌پذیری زمین ایفا می‌کند: اکسیژن تقریباً تمامی حیات زمینی را پشتیبانی می‌کند و میدان مغناطیسی زمین را از تابش‌های مضر کیهانی و خورشیدی محافظت می‌نماید. اما پژوهش جدیدی که توسط ناسا، دانشگاه واشینگتن و دانشگاه لیدز در مجله Science Advances منتشر شده، پیوند شگفت‌انگیزی میان این دو سیستم آشکار ساخته که نقش کلیدی در تاریخچه زمین داشته است.
کشف نشانه‌های باستانی: داده‌های ۵۴۰ میلیون سال اخیر برای بررسی ارتباط احتمالی میان جو زمین و گذشته ژئوفیزیکی آن، تیمی بین‌المللی شواهد زمین‌شناسی مربوط به دوران کامبرین، یعنی بیش از ۵۴۰ میلیون سال قبل را تحلیل کردند. با بررسی میزان زغال موجود در لایه‌های رسوبی که بقایای آتش‌سوزی‌های باستانی است، دانشمندان توانستند سطح اکسیژن جو را به طور غیرمستقیم بسنجند؛ زیرا آتش‌سوزی‌های شدیدتر و مداوم نشانه‌ای از غنای اکسیژن هستند. همزمان، آنها مواد مغناطیسی ناشی از فوران‌های آتشفشانی را نیز بررسی کردند. این کریستال‌ها همانند «قطب‌نمای زمین‌شناسی» شدت و جهت میدان مغناطیسی را در زمان شکل‌گیری خود حفظ می‌کنند.
ترسیم تغییرات میزان اکسیژن و شدت میدان مغناطیسی طی میلیون‌ها سال، روند قابل توجهی را نمایان ساخت: هر دو ویژگی به طور موازی و پیوسته افزایش یافته‌اند و بین ۳۳۰ تا ۲۲۰ میلیون سال پیش، جهش چشمگیری داشته‌اند. این دوره با تشکیل ابرقاره پانگه‌آ همزمان است، هرچند رابطه علت و معلولی آن هنوز مشخص نیست.
معمای بازخورد سیاره‌ای: ارتباط میدان مغناطیسی و اکسیژن چیست؟ تحلیل محققان نشان داد که افزایش میدان مغناطیسی و اکسیژن‌زایی در زمین رویدادهایی مجزا نیستند و احتمالاً به طور همزمان تنظیم می‌شوند. پژوهشگران بر این باورند که بین فرآیندهای عمیق ژئوفیزیکی زمین، چرخه اکسایش سطح و فرایندهای زیست‌ژئوشیمیایی، ارتباطات قوی و پیش‌بینی‌ناپذیری وجود دارد.
اگرچه سازوکار دقیق این همبستگی‌ها هنوز ناشناخته است، اما چندین سناریوی ممکن مورد بررسی قرار گرفته است:
میدان مغناطیسی زمین به عنوان سپری برای حیات یکی از فرضیات اصلی این است که میدان مغناطیسی زمین باعث محافظت از جو شده و موجودات اکسیژن‌ساز را از اثرات مخرب بادهای خورشیدی و تابش‌ها حفظ می‌کند. سرگذشت مریخ که با وجود قرارگیری در منطقه قابل سکونت خورشید، پس از کاهش میدان مغناطیسی‌اش، جو خود را از دست داد، این نظریه را تقویت می‌کند.
تأثیر اکسیژن و تکتونیک صفحه‌ای بر هسته زمین فرضیه دیگر این است که فرآیندهای ژئوشیمیایی وابسته به تکتونیک صفحه‌ای و چرخه اکسیژن می‌تواند شرایط هسته بیرونی زمین که منشأ تولید میدان مغناطیسی است را تحت تأثیر قرار دهد. تکتونیک صفحه‌ای با نوسازی مداوم سطح زمین، شاید اکسیژن و ترکیبات شیمیایی را به سوی هسته هدایت کند و بر دینامیک آن مؤثر باشد.
احتمال وجود عامل سوم ناشناخته امکان دارد سازوکار ناشناخته‌ای هر دو ویژگی اکسیژن و میدان مغناطیسی زمین را همزمان کنترل کند و نشان دهد که سیستم سیاره‌ای از آنچه تصور می‌شد پیچیده‌تر است.
نگاهی عمیق‌تر: بررسی تاریخچه ژرف زمین این یافته‌ها شبکه پیچیده‌ای از بازخوردها را نمایان می‌کند که بر قابلیت سکونت سیارات حاکم است. دکتر راوی کوپاراپو از ناسا می‌گوید: «هیچ ذهن واحدی قادر به درک کامل سیستم زمین نیست. همه ما قطعه‌ای از پازل را داریم و تلاش می‌کنیم تصویر بزرگ را تکمیل کنیم.»
گرچه داده‌های مورد مطالعه به ۵۴۰ میلیون سال قبل بازمی‌گردد که نزدیک به ۱۲ درصد از تاریخ ۴.۵ میلیارد ساله زمین است، اما این روندها ممکن است ناشی از تصادف یا چرخه‌هایی باشد که ما هنوز نشناخته‌ایم. با این حال، همبستگی قوی میان این اجزا نشانه‌ای از حساسیت و احتمالاً نادر بودن شرایط ایجاد همین عوامل بر روی زمین است.
ابعاد گسترده‌تر: زمین به عنوان الگویی برای سکونت‌پذیری سیارات فراخورشیدی درک تعامل میان میدان مغناطیسی و جو سیارت، پیامدهای مهمی برای جستجوی سیارات قابل سکونت خارج از منظومه شمسی دارد. وجود میدان مغناطیسی و جو مناسب برای حفظ آب، مقابله با پرتوهای پرانرژی و پشتیبانی از حیات پیچیده حیاتی است. این یافته‌های تازه ابزارها و اولویت‌های جدیدی در اختیار ماموریت‌های فضایی و تحقیقات آتی درباره سکونت‌پذیری سیارات فراخورشیدی قرار می‌دهد.
جمع‌بندی این پژوهش شواهدی قوی ارائه می‌دهد که میدان مغناطیسی قدرتمند و جو غنی از اکسیژن زمین، ارتباطی عمیق‌تر از آنچه تصور می‌شد دارند. هرچند سازوکار دقیق این پیوستگی هنوز کاملاً روشن نشده، اما این نتایج درک ما را از تعادل ظریف و پویایی که زمین را به سیاره‌ای منحصر به فرد و قابل سکونت بدل کرده، افزایش می‌دهد. بررسی گذشته زمین نه تنها به حل برخی معماهای تکامل خود سیاره کمک می‌کند، بلکه جستجوی حیات در عالم را نیز غنی‌تر می‌سازد. این تلاش مداوم برای درک پازل بزرگ سیاره‌ای نشان می‌دهد که تا چه اندازه خانه ما منحصر به فرد و شاید آسیب‌پذیر است.
.avif)
نظرات