طبیعت

دودکش‌های اقیانوسی چگونه گرمای درون زمین را تخیله می‌کنند؟

دودکش اقیانوسی
نوشته شده توسط میراحمد حقی

دیرزمانی بود که می دانستیم زمین با نرخی فراتر از آنچه که یافته‌های پیمایش گرماسنجی در زمین، گرما از دست می دهند ولی نمی دانستیم که این گرما چگونه و به چه شکل از پوسته زمین خارج می شود. پس از ده سال، برای نخستین بار یک گونه تازه از سامانه‌های دودکش گرمابی کف اقیانوس، کشف شدند که بشکل بسیار زیبایی می توانند توضیح دهند چرا نرخ سرمایش نظری پوسته زمین با آنچه که دستاورد داده‌های آزمایشگاهی و اندازگیری گسترده دستگاهی است، ناهمخوانی دارد. این یافته‌ها همچنین می تواند به دانشمندان کمک کند تا شواهد تغییرات آب و هوایی در گذشته زمین را بهتر و درست‌تر تفسیر کنند.
کشف این گونه تازه از دودکش‌های گرمابی در کف اقیانوس با بکارگیری از عملیات خودروی کنترل از راه دور ِمجهز به ابزار اندازگیری، توسط دانشمندان مرکز اقیانوس شناسی بریتانیا (NOC) و دانشمندان دانشگاه سوث‌همپتون به انجام رسیده است.
دکتر براملی مورتون (Bramley Murton) یکی از استادان راهنما در این پروژه که یافته‌های آن در نشریه Nature Communication به نشر سپرده شده است، می گوید: “این پژوهش حقیقتا فهم و درک ما را از فرایندهای سرمایش درون زمین بهبود خواهد بخشید. اگرچه نظریه‌ها پیشبینی می کنند سرمایش در هر نقطه از پوسته زمین باید خیلی بیشتر آن چیزی باشد که ما توسط روش‌های شناخته شده می توانیم ارزیابی کنیم، باری این تفاوت نمی‌توانست به هیچ شکلی توضیح داده شود … این نمونه های تازه شناسایی شده از دودکش‌های گرمابی می توانند این جای خالی را پر کنند.”
ناهمانندی این سامانه‌ها با دیگر دودکشهای گرمابی شناخته شده در کف اقیانوس در این است که گرمای لازم برای ایجاد دودکش گرمابی از سنگ‌های داغی سرچشمه می گیرد که بوسیله گسل‌های با شیب کم در مراکز گسترش زمینساختی به نزدیکی کف اقیانوس می آیند و گرمای لازم برای ساخته شدن یک دودکش گرمابی را فراهم می آورد درحالی که دیگر دودکش‌های گرمابی که تا کنون شناخته شده بودند گرمای خود را یکراست از توده‌های مذاب در زیر پشته میان اقیانوسی می گرفتند.

dodkesh2

پراکنش جهانی دودکش‌های گرمابی، برگرفته از: (S. BEAULIEU; K. JOYCE; S. A. SOULE; WHOI (2010

دکتر مارتین که استاد راهنمای پروژه دکتری متیو هادجکینسون، در دانشگاه سوث‌همپتون است، می گوید: “چشمداشت ما این بود که این گونه تازه از سامانه‌های دودکش گرمابی را باید در مناطق گسترش کف اقیانوس در سراسر جهان پیدا کرد، اگرچه که این سامانه‌ها برای دیگر روشهای کاوش کف اقیانوس که پیشتر بکار می رفتند، قابل شناسایی نبود، بنابراین فرایندهایی که مایه ِبرنگیختن آنها می شوند نیز، شناخته نشده بودند و از اینرو در مدل‌های زمین‌شناسی از چگونگی گردش گرما و ماده شمیایی در اقیانوس و سنگ کره زمین برآورد نمی شدند.”
این گونه از دودکش‌های در زمان اجرای پروژه جستوجوگری در حوزه وون دام (Von Damm) در دریای کارائیب بوسیله کشتی تحقیقتاتی پادشاهی در ِ مرکز اقیانوسشناسی بریتانیا با نام “کشتی جیمز کوک” کشف گردید. این گروه پیش از اینکه خودروی کنترل از راه دور را برای پژوهش به کف دریا بفرستند، به روش نقشه برداری آوانگاری (sonar) با دستگاه , Autosub6000 تصاویری از ناهمواری های حوزه تهیه کرده بودند تا ساده‌تر بتوانند از دودکش‌ها و کانی‌های کف دریا، نمونه‌برداری کنند. یک دستگاه آوانگاری چند موجی نیز بر روی خودروی کنترلی نصب شده بود تا تصاویری از زیر دریا تهیه کند که در آن می‌شد حتی کانی‌ها و دانه‌هایی به اندازه ریگ‌های کف اقیانوس را نیز شناسایی کرد.
مشاهدات مشخص کرد که شیمی و کانیشناسی، دودکش‌ها در حوزه وون دام همانند با دودکش‌های دیگر حوزه‌های فوران گرمابی نیستند. این پژوهشگران دریافتند که شیمی سیال در این دودکش‌ها به گونه‌ای است که کانی‌های سازنده تنوره دودکش بیشتر از کانی‌های سرشار از منیزیم و تالک ساخته شده است، این درحالیست که دیگر دودکش‌ها بیشتر از سولفیدهای اهن و مس ساخته شده‌اند. گذشته براین، رهایش هزاران کیلوگرم سیال آبگین با دمای ۲۱۵ درجه سانتی گراد از این دودکشها باعث میشود که صدها مگاوات گرما در هر ثانیه از پوسته زمین فوران کند. برآورد این جریان بزرگ از گرما و شیمی از این گونه تازه شناسایی شده از از دودکش‌ها، کاربری زیادی برای ارزیابی تعادل منیزیم و کلسیم در آب دریا خواهد داشت. یاداوری اینکه این دو عنصر نقشی مهمی در گذشته آب و هوایی زمین بازی می کنند. بدین گونه که این عناصر با دیوکسید کربن در آب دریا واکنش داده و آنرا به شکل کربنات کلسیم و منیزیم، نهشت می دهد. این واکنش ساده دقیقا همان چیزیست که باعث ایجاد تفاوت بین سیاره زمین، و سیاره داغ و سوزان ناهید شده است. هواکره سیاره ناهید را حجم بالایی از دیوکسید کربن فرا گرفته است که این حجم قابل مقایسه با دیوکسید کربن به دام افتاده در پوسته زمین به شکل کربنات کلسیم و منیزیم است. بدین معنی که اگر این دیوکسید کربن در هواکره زمین به شکل کربنات کلسیم و منیزیم به دام نیفتاده بود، سرنوشت زمین نیز میتوانست مشابه سرنوشت سیاره همسایه‌مان یعنی ناهید باشد. بنابراین این پژوهش نشان میدهد که ما باید برآوردمان را از کلسیم ومنیزیم در مدل‌های اقیانوسی، بازیابی کنیم که این برایمان دید بهتری از آب و هوای گذشته زمین به دست خواهد آورد.

درباره نویسنده

میراحمد حقی

دیدگاه شما چیست