کشف «هوای ۸۱۵ میلیون ساله» درون یک سنگ

فرادید|  یکی از قدیمی‌ترین نمونه‌های «هوا» که تاکنون دانشمندان پژوهش کرده‌اند، بیش از ۸۰۰ میلیون سال پیش درون یک سنگ محبوس شده بود. تیمی که این هوا را کشف کرد، پس از باز کردن سنگ و آزاد شدن هوا، با شگفتی بزرگی درباره‌ی جو باستانی زمین مواجه شد. 

به گزارش فرادید، دانشمندان برای پژوهش درباره جو زمین در گذشته‌ی دور، به‌ناچار به شواهد غیرمستقیم برای تخمین مقدار عناصر تکیه کرده‌اند. اما این روش ایده‌آل نیست و به تحلیل‌ها و تخمین‌های پیچیده نیاز دارد. یکی دیگر از روش‌ها بررسی هوای محبوس در یخ‌های قطب جنوب است. 

اداره ملی اقیانوسی و جوی (NOAA) توضیح می‌دهد: «مانند یک مگس ماقبل‌تاریخی که در روزگار دایناسورها در کهربا گرفتار شده، بازمانده‌های هوا از اقلیم گذشته‌ی زمین از جمله گرد و غبار، حباب‌های هوا، نمک‌های دریایی، خاکستر آتشفشانی و دوده‌ی آتش‌سوزی‌های جنگلی ممکن است میلیون‌ها سال در یخ‌های قطبی محبوس بمانند. برای دانشمندان اقلیم، این بازمانده‌ها داستان تغییرات اقلیم و جو سیاره‌ی ما در طول هزاران سال را روایت می‌کنند.» 

در حالی که این روش به‌تازگی نمونه‌هایی از هوای دوره‌ی پلیوسین (نزدیک به ۵ میلیون سال پیش) را در اختیار ما گذاشته، تاریخچه‌ی زمین بسیار دیرپاتر است. اما به لطف شگردی که یک تیم بین‌المللی از پژوهشگران توسعه یافته، ما توانسته‌ایم نمونه‌های بسیار قدیمی‌تری از هوا را نیز پژوهش کنیم و نگاهی به جو ۸۱۵ میلیون سال پیش بیندازیم. 

پژوهشگران به سرپرستی زمین‌شیمی‌دانی به‌نام دکتر نایجِل بلِیمی در سال ۲۰۱۶ مشغول بررسی نمونه‌های سنگ نمک (هالیت) از یک هسته‌ی حفاری در استرالیا بودند. درون هالیت فضای روشنی وجود داشت که نشان می‌داد ممکن است حباب‌های بسیار کوچکی از گاز در آن محبوس شده باشد. 

پیش‌تر گمان می‌رفت این حباب‌ها به‌قدری کوچک هستند که امکان پژوهش درباره آن‌ها وجود ندارد، اما این تیم با استفاده از یک روش جدید توانستند این کار را انجام دهند. آن‌ها نمونه‌های هالیت را در یک محفظه‌ی خلا قرار دادند و سپس آن‌ها را خرد کردند تا گاز محبوس آزاد شود. این گاز باستانی که اکنون آزاد شده بود، به سمت دو طیف‌سنج جرمی کوادروپل هدایت شد تا ترکیب آن تحلیل شود. با استفاده از این تکنیک، تیم توانست گازی که بیش از ۸۰۰ میلیون سال پیش در جو زمین وجود داشته را بررسی کند. 

دکتر بلِیمی گفته: «در مورد میزان اکسیژن در بیش از ۸۰۰ میلیون سال پیش، بحث‌های زیادی وجود داشت. ما روش مستقیمی برای تحلیل محتوای این گازهای فسیلی محبوس در جو پیدا کردیم و دریافتیم سطح اکسیژن کمابیش نیمی از میزان کنونی بوده است.» 

این نتیجه بسیار شگفت‌انگیز بود، چون تخمین‌های پیشین میزان اکسیژن را نزدیک به تنها دو درصد از جو زمین آن زمان می‌دانستند. 

پروفسور جان پارنِل از دانشکده علوم زمین دانشگاه آبردین افزود: «با این پژوهش، اکسیژنی که به حیوانات اولیه اجازه‌ی تنفس می‌داد، برای نخستین بار به شکل مستقیم اندازه‌گیری شده است. ما میزان اکسیژن را بین ۱۰.۳ تا ۱۳.۴ درصد از جو اندازه گرفتیم که برای رشد و شکوفایی حیوانات کافی بوده است. آن را مقایسه کنید با میزان اکسیژن جو زمین امروز که ۲۰.۹ درصد است. نکته‌ی مهم این پژوهش اینست که ما به راستی یک نمونه‌ی واقعی از جو باستانی را کشف کردیم، در حالی که تخمین‌های پیشین برپایه‌ی مدل‌های غیرمستقیم بوده است. ما ایده‌ی خوبی داشتیم که چگونه به هوای باستانی دست پیدا کنیم و بسیار خوشحالیم حدس ما درست از آب درآمد.» 

اگرچه این گاز به‌راستی قدیمی است، برخی پرسیده‌اند آیا تیم، گازهای محلول را نیز در نظر گرفته یا خیر. تیمی که تحلیل دوباره را انجام داد، میزان اکسیژن را نزدیک به ۶.۶ درصد تخمین زده که کمتر است، اما همچنان در کمال شگفتی نسبت به انتظار قبلی دانشمندان بالاست. 

تیم پژوهشی از آن زمان تاکنون، شگردها و روش‌های خود برای تاریخ‌گذاری گازهای باستانی محبوس در هالیت را ویرایش کرده و این روش می‌تواند دیدگاه‌های تازه‌ای درباره‌ی جو باستانی زمین و تأثیر آن بر زندگی ارائه دهد.

مترجم: زهرا ذوالقدر