راز کریستال های زیرکن در جک هیلز استرالیا

شاید فکر کنید هیچ مدرک فیزیکی دست نخورده ای از چند صد میلیون سال اول زمین باقی نمانده است. زیرا زمین در پاک کردن برخی از این اطلاعات کار بزرگی انجام داده است. سیاره ما بازیافت کننده ی دائمی است، تکتونیک صفحه ای دائماً سنگ های قدیمی را به جدید تبدیل می کند و جریان های گدازه به اشکال تازه ای سخت می شوند.
اما با این حال، تجزیه و تحلیل ژئوشیمیایی زیرکن‌های قدیمی‌تر از 4 میلیارد سال، که در جک هیلز واقع در استرالیای غربی یافت شده‌اند، بینش‌های جدیدی در مورد ماهیت زمین در هادئن ارائه می‌دهد. کریستال های زیرکون آنقدر سخت هستند که اغلب در برابر دما و فشار شدیدِ این فرآیندِ بازیافت دوام می آورند و سرنخ‌هایی درباره محیطی که ابتدا در آن شکل گرفته‌اند راحفظ می‌کنند. با استفاده از ایزوتوپ‌های اکسیژن در زیرکن، محققان قبلاً کشف کرده بودند که آب مایع، قسمت‌هایی از سیاره ی ما را در حدود 4.3 میلیارد سال پیش پوشانده است، که این امر نشان می‌دهد فقط چند صد میلیون سال پس از شکل‌گیری، سطحِ سیاره ی ما سرد شده است. و در همین چند سال گذشته، محققان نکاتی را دریافته اند که به اعتقاد آنها ممکن است نشانه‌هایی از زندگی اولیه به شکل اینکلوژن هایی غنی از کربن در زیرکن‌های 4.1 میلیارد ساله موجود باشد.


کریستال های زیرکن، مانند یک کپسول زمان، می توانند آثاری از زندگی صدها میلیون ساله را به شکل کربن بیوژنیک حفظ کنند. دانشمندان علوم زمین در دانشگاه هایدلبرگ با استفاده از روش‌های جدید موفق به ردیابی نمونه‌های بسیار قدیمی و نادری از زیرکن معدنی شده‌اند که میزبان اینکلوژن های گرافیت است که در آن کربن سبک به‌عنوان بقایای حیات قبلی قابل شناسایی است.
به گفته محققان، این فرصت‌های جدیدی را برای تحقیق در دوره اولیه سیاره ما که نه فسیل‌ها و نه رسوبات به شکل اصلی خود حفظ نشده است، باز می‌کند.
دانه‌های معدنی زیرکن از ماگما، یعنی سنگ ذوب شده، در یک محیط بسیار گرم و ذاتاً خصمانه تشکیل می‌شوند. با این حال، بقایای گرم شده ارگانیسم‌ها به دی‌اکسید کربن و گازهای متان تبدیل شدند و به‌عنوان گرافیت در زیرکون معدنی در دمای تقریبی 700 درجه سانتی‌گراد رسوب کردند. دکتر مانفرد وگت، نویسنده اصلی این مطالعه، در موسسه علوم زمین در دانشگاه هایدلبرگ توضیح می دهد: امضای ایزوتوپی ویژه کربن بیوژن تا حد زیادی در بیشتر اینکلوژن ها حفظ می شود و به نوعی اثر انگشتی از اشکال حیات گذشته باقی می ماند.
محققان تاکید می کنند که انجام اندازه گیری ها بسیار سخت است. اول، اجزاء گرافیت دست نخورده که برخی از آنها فقط چند میکرومتر و در نتیجه صد برابر ظریف‌تر از موی انسان هستند، باید در کریستال‌های زیرکن پیدا و شناسایی شوند. برای حذف آلودگی با کربن از محیط، از میکروسپکتروسکوپی غیر مخرب رامان برای بررسی آخال های محصور شده در محل در زیرکن ها استفاده می شود. سپس، زیرکن‌ها با یک پرتو یونی بمباران می‌شوند تا اجزای گرافیت را در معرض دید قرار دهند تا بتوان ترکیب ایزوتوپی کربن آن‌ها را تحلیل کرد.

دکتر وینفرید شوارتز، یکی از شرکت‌کنندگان در این مطالعه توضیح می‌دهد: «در این فرآیند، ما می‌توانیم تنها چند نانومتر از لایه‌های کربن ضخیم را برداریم و آن‌ها را به‌صورت جداگانه اندازه‌گیری کنیم، بنابراین نقاط داده ای زیادی برای یک گنجاندن واحد برای تشخیص تغییرات احتمالی به دست می‌آوریم». نتایج این تحقیق در Geochimica et Cosmochimica Acta منتشر شد.

آری زیرکن یکی از قدیمی ترین کانی های روی زمین است که قدمت برخی از آنها بیش از چهار میلیارد سال است. "آنها می توانند بیش از 96 درصد از تاریخ زمین را به ما بیاموزند. برای صد میلیون سال اول، این کریستال ها تنها رکورد شناخته شده ای را نشان می دهند که اطلاعات مربوط به شرایط بسیار اولیه را در این سیاره نگه می دارد. همچنین اینکلوژن در این قدیمی ترین زیرکن ها قبلاً نشان داده است که آب و اقیانوس‌ها و همچنین حرکت صفحات قاره‌ای در اوایل روی زمین وجود داشتند.

سعید افتاده
منابع مورد استفاده و مفید جهت مطالعه:

(1).
https://phys.org/news/2023-04-ancient-magma-reveals-life-zircons.html

(2). https://www.nationalgeographic.com/science/article/news-earth-rocks-sediment-first-life-zircon?loggedin=true&rnd=1703754356191

(3).
https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-46687-9_7

(4). https://en.m.wikipedia.org/wiki/Hadean_zircon