پنجم صفر؛ سالروز شهادت حضرت رقیه(س)
چگونه زمینشناسان تاریخ چند میلیون ساله زمین را میخوانند
زمینشناسان برای شناخت گذشته زمین شاهدی از انسانهای میلیونها سال پیش در اختیار ندارند، اما زمین خود، تاریخش را در سنگها، فسیلها، لایههای رسوبی و عناصر شیمیایی ثبت کرده است. هر لایه سنگی، هر فسیل کوچک و هر نشانه طبیعی میتواند بخشی از یک داستان بزرگ باشد؛ داستانی درباره دریاهای باستانی، تغییرات اقلیمی، شکلگیری قارهها و آینده سیارهای که انسان در آن زندگی میکند.
دکتر فرزاد قریب، استاد زمینشناسی و عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی در گفتوگو با خبرنگار «آناتک» توضیح میدهد چگونه زمینشناسان مانند کارآگاهانی علمی، سرنخهای پراکنده را کنار هم میگذارند تا تاریخ زمین را بازسازی کنند.
این تصویر در شبکههای اجتماعی با این توضیح منتشر شده که «۳۵۰ میلیون سال تاریخ زمین در یک عکس». آیا این توصیف از نظر علمی درست است؟
تا حدی درست است، اما سادهسازی شده است. این تصویر، که به احتمال زیاد مربوط به صخرههای دریایی در سواحل ایرلند مانند Downpatrick Head است، مجموعهای از لایههای رسوبی را نشان میدهد که طی میلیونها سال تشکیل شدهاند. اما اینکه دقیقا ۳۵۰ میلیون سال را نشان دهد، بدون دانستن موقعیت دقیق، نقشه زمینشناسی و سنسنجی آن منطقه قابل تأیید نیست. آنچه واقعا میتوان گفت این است که: هر لایه، حاصل یک دوره زمانی رسوبگذاری است. بین برخی لایهها ممکن است هزاران تا میلیونها سال فاصله زمانی وجود داشته باشد. حتی ممکن است بخشهایی از تاریخ زمین به علت فرسایش کاملا حذف شده باشند (ناپیوستگی یا Unconformity)؛ بنابراین یک چینهشناس هرگز فقط از روی ظاهر عکس نمیگوید: «این دقیقا ۳۵۰ میلیون سال است».
اگر یک زمینشناس را مانند یک کارآگاه فرض کنیم، مهمترین سرنخهایی که برای بازسازی گذشته زمین به دنبال آنها میگردد چیست؟ آیا سنگها تنها منبع اطلاعات هستند یا شواهد دیگری هم وجود دارد؟
تقریبا همه چیز میتواند سرنخ باشد. مهمترین آنها: لایههای سنگ، فسیلها، خاکسترهای آتشفشانی، کانیها، گرده گیاهان، ردپاهای جانوران، ترکهای گلی، موجنقشها (Ripple Marks)، بلورهای نمک، گسلها و چینها.
فرض کنیم هیچ انسانی میلیونها سال پیش وجود نداشته که آنچه رخ داده را ثبت کند. در چنین شرایطی زمینشناسان چگونه مطمئن میشوند که برداشتشان از گذشته درست است؟ چه چیزی یک فرضیه را به یک نتیجه علمی تبدیل میکند؟
زمینشناسان هرگز به یک شاهد تکیه نمیکنند. مثلا اگر نتیجه بگیرند اینجا زمانی کف دریا بوده، معمولا چندین شاهد مستقل وجود دارد: فسیلهای دریایی، سنگ آهک دریایی، ساختارهای رسوبی مخصوص دریا، ترکیب شیمیایی سنگ، ایزوتوپهای اکسیژن، سنسنجی رادیومتری، مقایسه با مناطق دیگر. وقتی همه این شواهد مستقل یک داستان واحد را تأیید کنند، اطمینان علمی بسیار بالا میرود. در علم، یک فرضیه زمانی به نتیجهای پذیرفتهشده تبدیل میشود که: با دادهها سازگار باشد و قابل آزمون باشد. پژوهشگران دیگر نیز بتوانند همان نتیجه را تکرار کنند. شواهد جدید آن را تایید کنند.
وقتی درباره گذشته زمین صحبت میکنیم، از چه ابزارها و روشهای علمی استفاده میشود؟ نقش چینهشناسی، فسیلها، سنسنجی رادیومتری، ایزوتوپها و تصاویر ماهوارهای در کنار هم چیست؟
هر ابزار بخشی از پازل را کامل میکند. چینهشناسی ترتیب رخدادها را مشخص میکند، فسیلها سن نسبی و محیط گذشته را نشان میدهند، سنسنجی رادیومتری سن مطلق سنگها را تعیین میکند، ایزوتوپها دمای گذشته، ترکیب آب اقیانوس و اقلیم را آشکار میکنند، ژئوشیمی منشأ سنگها و شرایط تشکیل آنها را مشخص میکند، دورسنجی و تصاویر ماهوارهای ساختارهای بزرگ، گسلها و روندهای زمینشناسی را نشان میدهند و ژئوفیزیک اطلاعاتی از درون زمین بدون حفاری به دست میدهد.
گاهی یک فسیل کوچک، یک لایه خاکستر آتشفشانی یا حتی یک دانه گرده گیاه میتواند اطلاعات بسیار مهمی درباره گذشته بدهد. چگونه چنین شواهد کوچکی میتوانند داستان یک قاره یا یک دریا را بازسازی کنند؟
علت این است که برخی موجودات فقط در یک بازه زمانی کوتاه زندگی کردهاند، تنها در یک محیط خاص زندگی میکردهاند یا در سراسر جهان پراکنده بودهاند. به عنوان مثال اگر یک آمونیت خاص را پیدا کنیم، ممکن است بگوییم سن این لایه حدود ۱۷۰ میلیون سال است. این محیط دریایی بوده است. این دریا به اقیانوس بزرگ آن زمان متصل بوده است. یک دانه گرده نیز میتواند نشان دهد در آن منطقه جنگل وجود داشته است یا بیابان، اقلیم گرم بوده است یا سرد و میزان بارندگی چقدر بوده است.
امروزه فناوریهایی مانند هوش مصنوعی، پهپادها، تصاویر ماهوارهای، مدلسازی سهبعدی و آنالیزهای آزمایشگاهی چه تغییری در کار زمینشناسان ایجاد کردهاند؟ آیا روشهای امروز با آنچه به عنوان مثال سی سال پیش انجام میشد تفاوت زیادی دارد؟
تفاوت امروز با ۳۰ سال پیش بسیار زیاد است. امروزه از هوش مصنوعی برای شناسایی ساختارها و تحلیل دادههای عظیم، پهپادها برای تهیه مدلهای دقیق از رخنمونها، اسکن لیزری (LiDAR)، تصاویر ماهوارهای با تفکیک بالا، مدلسازی سهبعدی، دستگاههای XRF و XRD، میکروسکوپهای الکترونی، طیفسنجی جرمی، GPS دقیق و نرمافزارهای مدلسازی زمینشناسی استفاده میشود.
قبلا بسیاری از نقشهها فقط با قطبنما، چکش زمینشناسی و دفترچه صحرایی تهیه میشدند. امروز همان کار با دادههای ماهوارهای، پهپاد و مدلهای سهبعدی با دقت بسیار بالاتر انجام میشود، هرچند شخصا معتقدم که مشاهده میدانی همچنان پایه اصلی زمینشناسی است.
چرا شناخت گذشته زمین فقط برای دانستن تاریخ آن اهمیت ندارد؟ این اطلاعات چگونه به پیشبینی مخاطرات طبیعی، اکتشاف منابع آب و انرژی یا حتی درک تغییرات اقلیمی آینده کمک میکند؟
گذشته، کلید فهم آینده است. بطور کلی زندگی ما وابسته به زمین است؛ بنابراین مطالعه زمین و گذشته آن تاثیر بسزایی در زندگی ما دارد. بطور خلاصه میتوان با مطالعه آن به موارد زیر برسیم: ذخایر نفت و گاز را شناسایی کنیم، معادن را اکتشاف کنیم، خطر زمینلرزه و گسلهای فعال را بهتر بشناسیم، احتمال رانش زمین را ارزیابی کنیم، خطر آتشفشانها را پایش کنیم، تغییرات اقلیمی آینده را پیشبینی کنیم و رفتار سفرههای آب و فرونشست زمین را بهتر درک کنیم.
اگر امروز بخواهید به یک دانشآموز نشان دهید که علم زمینشناسی فقط حفظ کردن نام سنگها نیست، او را به کجا میبرید و از او میخواهید به چه چیزهایی نگاه کند؟
اول از همه زمین شناس میبایست عاشق طبیعت باشد. کار یک زمین شناس داخل یک دفتر نیست؛ بنابراین یک دانش آموز را به یک موزه نمیبرم؛ ابتدا به یک برونزد طبیعی، یک دره، ساحل، معدن متروکه یا برش جادهای میبرم. از او میخواهم به این پرسشها فکر کند: چرا این لایهها افقیاند؟ چرا بعضی لایهها تیره و بعضی روشناند؟ این سنگها چگونه تشکیل شدهاند؟ چرا اینجا فسیل وجود دارد؟ این شکستگی چگونه ایجاد شده است؟ اگر زمان را میلیونها سال به عقب ببریم، اینجا دریا بوده یا کوهستان؟
در پایان به او میگویم زمینشناسی حفظ کردن نام سنگها نیست؛ یاد گرفتن زبان زمین است. همانطور که مورخ از روی اسناد گذشته انسان را بازسازی میکند، زمینشناس از روی سنگها، فسیلها، عناصر شیمیایی و ساختارهای زمین، تاریخ سیاره ما را بازسازی میکند. این نگاه، زمینشناسی را به علمی تبدیل میکند که هم گذشته را روایت میکند و هم برای حل مسائل امروز و آینده، از مدیریت منابع آب و انرژی تا کاهش مخاطرات طبیعی، کاربرد مستقیم دارد.
انتهای پیام/
