اخبار

مهر تایید کانیها بر گردش گازهای نجیب بین هواکره و گوشته زمین

گازهای نجیب
نوشته شده توسط میراحمد حقی

آمیخته‌ای از گازهای مختلف در هر بار دم و بازدم به ریه‌های انسان می رود و برمیگردد.
ما اکسیژن را از این میان جذب می کنیم و دی اکسیدکربن ساخته شده در بدن را به آن پس می‌دهیم. بنابراین، آنچه که در دم و بازدم به شش‌های ما وارد می شود تنها اکسیژن نیست بلکه، نیتروژن، و آرگون نیز هست. باری، نئون هم که روشنایی و زیبایی را به شب‌های شهری می بخشد، البته نه به فراوانی دو عنصر پیشین، در هر دم و بازدم، راهش را به سوی ششهای هر جاندار کج می کند.
ریه‌های ما همه روزه نئون و آرگن را در هر دم و بازدم به درون بدن می آورد و باز می گرداند. و این تنها شش‌ها نیستند که کار چرخش گازهای نجیب را به انجام می‌رسانند.
زمین نیز، گازهای هواکره را به ژرفای زیرین پوسته و گوشته برده و بر می گرداند. با این تفاوت که زمان انجام چرخه در زمین، بسیار طولانی‌تر است. پژوهشی که به تازگی از سوی سوزان بلدوین و همکارانش به نشر سپرده شده است نشان میدهد که چگونه زمین گازهای نجیب و بویژه آرگن و نئون را از سطح زمین به ژرفای گوشته می برد و برمی گرداند.
یافته های این پژوهش که به بررسی گردش گازهای نجیب در گوشته و حوزه پشت کمان آتشفشانی می پردازد، در نشریه پیش‌رفت‌های فرهنگستان علوم ملی آمریکا (Proceedings of the National Academy of Sciences) به چاپ رسیده است.
آرگن و نئون گازهای نجیب هستند و در زمان آغاز سامانه خورشیدی در ۴٫۶ میلیارد سال پیش، از ابر گاز و غبار نخستین، ساخته شده اند. زمین نیز از همین ابر ِگاز، غبار و ذرات میان سیاره‌ای ساخته شده است. باری از آنجا که گازهای نجیب در شرایط شیمی-فیزیکی زمین، بی‌کنش هستند، با دیگر عناصر پیوند نساخته و مولکول یا بلور نمی سازند.
بلدوین می گوید: این حقیقت که گازهای نجیب با دیگر عناصر واکنش نمی کنند، آنها را به یک ردیاب بسیار راستگو، درستکار و شگرف، برای فهم تکامل ژئوشیمایی زمین و هواکره تبدیل کرده است.
آرگن و نئون از ایزوتوپهای مختلف ساخته شده اند و نسبت این ایزوتوپها با در گذر زمان و با توجه به موقعیت یک کانی، متفاوت است. بنابراین هنگامی که ما به بررسی آرگن و نئون به دام افتاده در یک کانی ساخته شده در ژرفای گوشته می پردازیم، نسبتهای متفاوتی نسبت به آنچه که ایزوتوپهای نئون و آرگن در هواکره کنونی زمین نشانی میدهد، روبرو خواهیم بود. این تغییرات در گذر زمان به خاطر تلاشی ایزوتوپهای پایداری برخی از عناصر، و تبدیل آن به آرگن و نئون رخ می دهد. نمونه آشنای این گونه از واپاشی‌ها، ایزوتوپ پتاسیم-۴۰ است که در گذر زمان با یک نرخ شناخته شده به ایزوتوپ پایدار آرگن-۴۰ تبدیل می شود
زمین از لایه های گوناگون ساخته شده است. بالاترین لایه زمین پوسته نام دارد که در همراهی با بخش بالایی گوشته، لایه ای را می سازد که زمین شناسان آنرا سنگ‌کره می نامند.
سنگ‌کره زمین، یک لایه پیوسته و یکپارچه در سراسر سطح زمین، به حساب نمی آید. بلکه از پارچه‌های ریز و درشت بسیاری ساخته شده است. این پارچه‌ها در گذر زمان نسبت به همدیگر در حرکت اند. گاهی از هم دور می شوند و گاهی به هم نزدیک میشوند. هنگامی که دو قطعه از سنگ کره به هم نزدیک می شوند یکی از آنها به زیر دیگری خواهد رفت و همراه با خود کانیها و سنگ‌های موجود را نیز به ژرفای زمین خواهد برد. گاهی این سنگ‌ها که به ژرفای زمین سفر کرده اند، راه بازگشت پیش می گیرند و به سطح زمین می‌رسد. بلدوین و همکارانش، ناحیه ای در پاپوا گینه نو پیدا کردند که به نظر این چرخه به شکل کامل رخ داده است.
آنها با بررسی سنگ‌های منطقه در یافتند که برخی از سنگهایی که در سطح حظور دارند تنها می توانستند در ژرفای زیاد پوسته و حتی گوشته ساخته شده باشند بنابراین به این نتیجه رسیدند که آنها باید از گوشته به سطح زمین رسیده باشند. آنها همچنین با برسی سن‌یابی سنگها، به این نتیجه رسیدند که در زمانی نزدیک به هشت میلیون سال پیش آنها در ژرفای پایینتر از ۹۰ کیلومتری زمین جای داشته‌اند.
بوسیله آنالیز ترکیب و فراوانی ایزوتوپهای نئون و آرگن بدام افتاده در کانیهای گرداوری شده از این منطقه در گینه نو، آنها به بررسی سرچشمه این گازها پرداختند و به این نتیجه رسیدند که در هنگام ساخت و ساز کانیها در ژرفای نود کیلومتری زمین، گازهای نجیب اتمسفری، حضور نیز دست‌ اندر کار بوده‌اند. این در حالی است که پیش از انجام آنالیز تصور می شد که اگر نئون و آرگن در ساخت و ساز کانیهای گوشته دست اندر کار بوده باشند، باید خود نیز از گوشته سرچشمه گرفته باشند.
شاید یاداوری این نکته بد نباشد که از نگاه زمین شناسی هشت میلیون سال پیش، چندان قدیمی به حساب نمی اید و نباید تصور کرد که ترکیب ایزوتوپی نئون و آرگن در آنزمان با زمان حال تفاوت زیادی داشته باشند. بنابراین می توان گفت آرگن و نئون همراه با فرورانش پوسته به درون گوشته راه یافته اند و سپس در ساختن برخی از کانیهایی که اکنون در سطح زمین هستند شرکت کرده‌اند. آنگاه این کانیها، احتمالا در پی برخی فرایندهای گسلی و لرزه‌ای توانسته اند راه خود را به سوی سطح زمین پیدا کنند و اکنون ما آنها را در سطح مشاهده می کنیم.

درباره نویسنده

میراحمد حقی

دیدگاه شما چیست