منشا جابه‌جایی قاره‌ها

بر اساس پژوهشی که به پشتیبانی سازمان فضایی آمریکا (ناسا) صورت پذیرفته بود، جابه‌جایی آهسته قاره‌های زمین طی میلیون‌ها سال را برخلاف تصور معمول، نمی‌توان صرفاً به وجود لایه‌ای نیمه‌مذاب و به نسبت لزج از سنگ‌های زیرزمینی با ضخامت ۳۵ تا ۱۲۰ کیلومتر نسبت داد. این پژوهش، عوامل دیگری را هم مسبب وقوع پدیده تکتونیک صفحه‌ای- که همان جابه‌جایی آهسته صفحات قاره‌ای است- معرفی می‌کند.

به‌گفته نیکولاس شمر (Nicholas Schmerr) که از پژوهشگران پایگاه فضایی گادرد ناساست، “طبق بررسی‌هایی که من از داده‌های لرزه‌سنجی انجام داده‌ام، لایه نیمه‌مذاب واقع در زیر بستر اقیانوس آرام و نواحی پیرامونش، در واقع حالتی غیر یکپارچه دارند. از این‌رو به‌واسطه پراکندگی و عدم پیوستگی همین نواحی ا‌ست که جابه‌جایی آهسته صفحات سفت و خشن قاره‌ای را تنها نمی‌توان به این لایه نیمه‌مذاب نسبت داد”. شمر، مقاله‌ای در این‌ زمینه نوشته است که سه روز پیش در نشریه علمی Science انتشار یافت.

حرکت آهسته قاره‌ها، محصول پدیده تکتونیک صفحه‌ای است. سیاره ما بالغ بر چهار میلیارد سال عمر دارد و نیروهای آزادشده طی این پدیده در این مدت، قاره‌ها را چندین هزار کیلومتر جابه‌جا کرده‌اند، به‌طوری‌که با برخورد دادن‌شان به همدیگر، عاملی برای ایجاد رشته‌های کوه‌های وسیع و با دورتر کردن‌شان از همدیگر نیز عاملی برای شکل‌گیری دره‌های عمیق اقیانوسی هم شده‌اند. تغییر مکان قاره‌ها، جریان‌های جوی و اقیانوسی را هم دستخوش تغییراتی کرده که به تحولات وسیع و درازمدتی در اقلیم زمین انجامیده است.

بیرونی‌ترین لایه سیاره ما که “لیتوسفر” نام دارد، به صفحات متعدد و مجزایی تقسیم شده است. این لایه در مجموع شامل پوسته و بخشی سفت و به نسبت سرد از گوشته می‌شود. نازک‌ترین نواحی لیتوسفر (با ضخامت متوسط ۱۰۴ کیلومتر) در بستر اقیانوس‌ها و ضخیم‌ترین‌شان (با ضخامت متوسط ۳۲۰ کیلومتر) هم در بستر قاره‌ها واقع شده است. در زیر لیتوسفر، لایه‌ای از سنگ موسوم به “آستنوسفر” قرار دارد که مثل آب‌نبات نیمه‌مذاب، به آهستگی در طول زمان تغییر شکل داده است و پیوسته جابه‌جا می‌شود. گرمای هسته زمین که محصول واپاشی عناصر پرتوزاست، لایه‌های بالاتر متعلق به گوشته را گرم می‌کند و با نرم‌تر کردن‌شان، از مقاومت و چسبندگی آن‌ها کاسته و باعث وقوع جریان‌های همرفتی می‌شود. یعنی درست مثل گویچه‌های مذاب سنگی که در مسیر حرکت گدازه غلت می‌خورند و به پیش می‌روند، سنگ واقع در گوشته زمین هم در نواحی گرم‌تر به سمت بالا حرکت می‌کند و پس از طی یک مسیر منحنی و از دست دادن گرما، مجدداً راهی پایین می‌شود. همین پدیده مثل چرخی عمل می‌کند که در زیر صفحات قاره‌ای تعبیه شده است تا قاره‌ها مثل توده‌های کف شناور بر سطح یک دیگ سوپ جوشان، به این‌سو و آن‌سو حرکت کنند

هرچند که ساز و کار اصلی حرکت قاره‌ها طی پدیده تکتونیک صفحه‌ای را شناخته‌ایم، اما بسیاری از جزئیات این پدیده هنوز در هاله‌ای از ابهام‌ است. شمر در این‌باره می‌گوید: “باید اصولاً چیزی وجود داشته باشد تا با جداسازی صفحات قاره‌ای از آستنوسفر، امکان حرکت صفحه‌ها را فراهم آورد. فرضیه‌های متعددی ارائه شده که یکی از آن‌ها مدعی وجود لایه‌ای کاملاً مذاب، مثل پرده‌ای روغنی است که در مرز لیتوسفر و آستنوسفر واقع شده است و شرایط لغزندگی را برآورده می‌کند، اما از آنجا که چنین لایه‌ای را تنها در نواحی مشخصی از زیر صفحه اقیانوس آرام می‌توان یافت، نمی‌توان آن را تنها عامل وقوع پدیده تکتونیک صفحه‌ای دانست. باید عامل دیگری هم باشد تا صفحه‌ها را در مناطقی که هیچ لایه‌ای از سنگ مذاب در زیرشان دیده نمی‌شود، حرکت دهد.”

از جمله احتمالات دیگری که مطرح شده است می‌توان به وجود مواد فراری از قبیل آب، اختلاف ترکیب‌های شیمیایی، دما و همچنین ابعاد کانی‌های سازنده هرکدام از لایه‌ها اشاره کرد، اما داده‌های فعلی، فاقد آن دقتی است که بتوان از بین این فرضیه‌ها یکی را برگزید. شمر اما با بررسی نحوه توزیع امواج زمین‌لرزه از طریق لرزه‌‌سنج‌های پراکنده در سرتاسر زمین، کشف جالبی کرد. زمین‌لرزه‌ها، انواع مختلفی از امواج لرزه‌ای را می‌سازند که الگوی حرکت یکی از آن‌ها، رفت و برگشتی است و به “موج قیچی‌کننده”، یا موج S معروف است. این امواج با حرکت در درون زمین، از مرزهای سخت بین لایه‌ها منعکس می‌شوند و بسته به محل برخوردشان با این نواحی، در فواصل زمانی مختلفی به سطح زمین می‌رسند.

یکی از انواع موج S، در حد فاصل مرکز وقوع زمین‌لرزه تا سطح زمین و پیش از ثبت در لرزه‌نگارها، منعکس می‌شود. اگر این موج انعکاسی در راه خود به یک لایه سنگ مذاب واقع در مرز لیتوسفر-آستنوسفر برخورد کند، طبعاً مسیرش کوتاه‌تر خواهد شد و زودتر از سایر قسمت‌های موج بازگشتی، در سمت دیگر زمین دریافت می‌شود. شمر با مقایسه زمان دریافت این امواج، ارتفاع و همچنین شکل موج اولیه با موج انعکاسی از لایه لیتوسفر-آستنوسفر، موفق به برآورد ضخامت و ویژگی‌های لرزه‌شناختی لایه‌های مذاب واقع در زیر بستر اقیانوس آرام شد. او می‌گوید: “لایه‌های مذاب سنگی، اکثراً در زیر همان‌ مناطقی واقع شده است که انتظار مشاهده‌شان را می‌کشیدیم، یعنی در زیر مناطق آتشفشانی از قبیل هاوایی و آتشفشان‌های زیر دریایی و همچنین در گرداگرد نواحی فرورانش قاره‌ها؛ یعنی جایی در مرز صفحات قاره‌ای که صفحه اقیانوسی به درون زمین می‌لغزد و ذوب می‌شود. جالب اینجاست که چنین لایه‌های مذابی را همه‌جا نمی‌شود یافت و لذا بایستی به عامل دیگری برای توجیه ویژگی‌های آستنوسفر متوسل شد.”

به‌گفته شمر، درک ساز و کار پدیده تکتونیک صفحه‌ای در زمین، می‌تواند درک درستی از پیشینه تکاملی سایر سیاره‌ها هم به ما بدهد. مثلاً زهره نه اقیانوس دارد و نه صفحات قاره‌ای. شاید این نشان بدهد که آب، یکی از عوامل ضروری برای راه‌اندازی حرکت صفحه‌هاست. براساس یک فرضیه، آستنوسفر سیاره زهره در فقدان آب، می‌بایست بسیار سفت و صلب بوده باشد. از این‌رو گرمای درونی این سیاره باید از طریق دیگری به جز فرآیند تکتونیک صفحه‌ای آزاد شود که یکی از احتمالاتش، فعالیت‌های گاه‌به‌گاه، اما گستره آتشفشان‌ها در این سیاره است.

شمر در نظر دارد تا داده‌های به‌دست‌آمده از سایر ایستگاه‌های شبکه لرزه‌سنجی جهانی را با هدف شناسایی لایه‌های احتمالاً غیر یکپارچه سنگ مذاب در زیر دیگر قسمت‌های پوسته سیاره، مورد بررسی قرار دهد. این پروژه با پشتیبانی ناسا و دپارتمان مغناطیس زمینی مؤسسه کارنگی در شهر واشنگتن انجام پذیرفت.

© / احسان سنایی / رادیوزمانه. فروردین۱۳۹۱

از ما حمایت کنید!

تمام کتاب‌ها و فیلم‌های مستند در سایت به صورت رایگان ارائه می‌شوند.

اگر می‌توانید از ما حمایت کنید تا بتوانیم هزینه‌های نگهداری سایت را تامین کنیم

می‌خواهم کمک کنم

برو به صفحه اول سایت