آیا زمین اولیه دنیایی کاملا آبی بود؟

به نقل از ساینس، یافته‌های جدید فرضیه‌های قبلی مبنی بر اینکه اندازه اقیانوس جهانی زمین با گذشت زمان ثابت مانده است را به چالش می‌کشد و به گفته محققان، تحقیق حاضر، سرنخی از چگونگی تغییر اندازه این اقیانوس در طول زمان ارائه می‌دهد.

شایان‌ذکر است که بیشتر آب‌های سطحی زمین در اقیانوس‌ها جاری هستند اما یک مخزن دوم آب در اعماق فضای داخلی زمین به شکل هیدروژن و اکسیژن متصل به مواد معدنی گوشته نیز وجود دارد.

محققان موسسه  AGU Advances که تحقیقات و تفسیرهای تاثیرگذار و دارای دسترسی آزاد را در مورد زمین و علوم فضایی منتشر می‌کنند، تخمین می‌زنند، گوشته امروز زمین به‌طور بالقوه چه میزان آب می‌تواند داشته باشد و چه مقدار آب در گذشته ذخیره کرده باشد.

یافته‌ها نشان می‌دهد، از آنجا که اوایل، زمین گرمتر از امروز بود، ممکن است گوشته آن آب کمتری داشته است زیرا مواد معدنی گوشته در دمای بالاتر، آب کمتری را نگه می‌دارد. با فرض اینکه جبه گوشته در حال حاضر بیش از ۰.۳ تا ۰.۸ برابر جرم، اقیانوس داشته باشد، یک اقیانوس سطح بزرگتر ممکن است در اوایل دوران باستان وجود داشته باشد. در آن زمان، گوشته حدود ۱۹۰۰-۳۰۰۰ درجه کلوین (۲۹۶۰-۴۹۴۰ درجه فارنهایت) بود در حالی که امروز ۱۶۰۰ تا۲۶۰۰ درجه کلوین (۲۴۲۰-۴۲۲۰ درجه فارنهایت) است.

به گفته محققان، اگر زمین اولیه دارای اقیانوس بزرگتری نسبت به امروز بوده است، می‌توانست ترکیب جو اولیه را تغییر داده باشد و میزان تابش نور خورشید به فضا را کاهش دهد. این عوامل می‌توانستند بر آب‌وهوا و زیستگاهی که از اولین زندگی روی زمین پشتیبانی کرده، تاثیر بگذارند.

ربکا فیشر، فیزیکدان مواد معدنی از دانشگاه هاروارد ایالات‌متحده و یکی از محققان تحقیق جدید گفت: «گاهی اوقات به‌راحتی فراموش می‌کنیم که فضای داخلی عمیق یک سیاره برای آنچه در سطح آن رخ می‌دهد، مهم است. اگر گوشته فقط مقدار زیادی آب را در خود نگه دارد، باید این آب در جای دیگری باشد، بنابراین آنچه در هزاران کیلومتر زیر سطح می‌گذرد می‌تواند پیامدهای بسیار بزرگی داشته باشد.»

سطح دریا در طول ۵۴۱ میلیون سال گذشته کاملا ثابت مانده است. میزان سطح دریا در اوایل تاریخ زمین برای ارزیابی بیشتر چالش برانگیز است، زیرا شواهد اندکی از دوران باستان باقی مانده است. از نظر زمین‌شناسی، با گذشت زمان، آب می‌تواند از طریق سطح اقیانوس به داخل زمین و صفحات زمین‌ساخت حرکت کند، اما اندازه میزان آب به خوبی درک نشده است. به دلیل این کمبود اطلاعات، دانشمندان تصور کرده بودند که اندازه اقیانوس جهانی در طول زمان زمین‌شناسی ثابت مانده است.

در تحقیق جدید، جونجی دونگ و همکار وی، فیزیکدان مواد معدنی دانشگاه هاروارد، مدلی را برای تخمین مقدار کل آبی که گوشته زمین به‌طور بالقوه می‌تواند بر اساس درجه حرارت ذخیره کند، ایجاد کردند. وی داده‌های موجود در مورد میزان آب ذخیره مواد معدنی مختلف گوشته را در نظر گرفت، همچنین بررسی کرد که کدام یک از این ۲۳ ماده معدنی در اعماق و زمان‌های مختلف گذشته زمین وجود داشتند. سپس محققان تخمین‌های ذخیره‌سازی را با حجم زمین در هنگام سرد شدن زمین، مرتبط کردند.

جون کورناگا، ژئوفیزیکدان دانشگاه ییل ایالات‌متحده که در این تحقیقات شرکت نکرده بود، اظهار کرد: این اولین بار است که دانشمندان داده‌های فیزیک معدنی مربوط به ذخیره آب در گوشته را به اندازه اقیانوس پیوند می‌دهند واین ارتباط هرگز در گذشته مطرح نشده است.

دونگ و فیشر اظهار کردند: برآورد آنان از ظرفیت ذخیره آب گوشته با عدم اطمینان به موارد زیادی همراه است. به‌عنوان‌مثال، دانشمندان کاملا نمی‌دانند که چه مقدار آب را می‌توان در بریدگمنیت، ماده معدنی اصلی گوشته ذخیره کرد.

یافته‌های جدید چگونگی تغییر اقیانوس جهانی را با گذشت زمان روشن می‌کند و می‌تواند دانشمندان را در درک بهتر چرخه آب در کره زمین و سایر سیارات  با قابلیت حیات موجودات، کمک کند.

سوزان ون در لی، متخصص لرزه‌نگاری دانشگاه نورث وسترن که در این مطالعه شرکت نکرده است، گفت: «قطعا دانستن تحول بودجه جهانی آب به صورت کمی مفید است. فکر می‌کنم این یافته‌ها برای لرزه‌نگاران مانند من  که تصویربرداری از ساختار گوشته فعلی را انجام می‌دهند و میزان آب آن را تخمین می‌زنند، همچنین برای افرادی که در جستجوی سیاره‌های دیگر دارای آب هستند و افرادی که می‌خواهند منشاء آب زمین را بیابند، مهم هستند.»

دونگ و فیشر اکنون از همان روش برای محاسبه میزان آب در مریخ استفاده می‌کنند.

دونگ گفت: «امروز مریخ بسیار سرد و خشک به‌نظر می‌رسد اما بسیاری از شواهد ژئوشیمیایی و ژئومورفولوژیکی نشان می‌دهد که مریخ در اوایل ممکن است مقداری آب روی سطح و حتی یک اقیانوس کوچک داشته باشد بنابراین علاقه زیادی به درک چرخه آب در مریخ وجود دارد.»