Η τεκτονική των πλακών προκάλεσε τη ζωή στη Γη;
«Μερικές φορές μιλούν στα όνειρά μας, μερικές φορές το μυαλό τους ακούει» Κ.Π. Καβάφης, «Φωνές».
Μια εικόνα που δείχνει ένα πύρινο ρήγμα στις τεκτονικές πλάκες της πρώιμης Γης. Νέα έρευνα αποκαλύπτει ότι η κίνηση των πλακών της Γης μπορεί να ξεκίνησε μόλις μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια μετά τον σχηματισμό της Γης.
Η τεκτονική των πλακών μπορεί να έπαιξε μεγαλύτερο ρόλο στην εξέλιξη της ζωής στη Γη από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως. (Εικόνα: Nicholas Forder)
Πρωτοποριακή νέα έρευνα θα μπορούσε να σπάσει το βαθύτερο μυστήριο της Γης.
Τα στοιχεία δείχνουν ότι η τεκτονική πλακών, ή η ανακύκλωση του φλοιού της Γης, μπορεί να έχει ξεκινήσει πολύ νωρίτερα από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως - και μπορεί να είναι ένας μεγάλος λόγος που ο πλανήτης μας φιλοξενεί ζωή.
Η επιφάνεια της γης είναι ένα ταραγμένο μέρος. Τα βουνά υψώνονται, οι ήπειροι συγχωνεύονται και χωρίζονται και οι σεισμοί ταράζουν το έδαφος. Όλες αυτές οι διεργασίες προκύπτουν από την τεκτονική των πλακών, την κίνηση τεράστιων κομματιών του φλοιού της Γης.
Αυτή η κίνηση μπορεί να είναι ο λόγος που υπάρχει ζωή εδώ. Η Γη είναι ο μόνος γνωστός πλανήτης με τεκτονικές πλάκες και ο μόνος γνωστός πλανήτης με ζωή. Οι περισσότεροι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτό δεν είναι τυχαίο. Σέρνοντας τεράστια κομμάτια φλοιού στον μανδύα, το μεσαίο στρώμα της Γης, η τεκτονική των πλακών τραβά τον άνθρακα από την επιφάνεια και την ατμόσφαιρα του πλανήτη, σταθεροποιώντας το κλίμα. Επίσης, ωθεί τα ορυκτά και τα μόρια που τονώνουν τη ζωή προς την επιφάνεια. Όλοι αυτοί οι παράγοντες αθροίζονται σε ένα μέρος όπου η ζωή ευδοκιμεί από τις αβύσσους των ωκεανών έως τις πανύψηλες κορυφές.
Αλλά οι ερευνητές δεν γνωρίζουν γιατί ή πότε ξεκίνησαν οι τεκτονικές πλακών, καθιστώντας δύσκολο τον προσδιορισμό του πόσο σημαντική ήταν αυτή η διαδικασία για την εξέλιξη και τη διαφοροποίηση της ζωής. Μερικοί πιστεύουν ότι η κίνηση των πλακών ξεκίνησε μόλις πριν από 700 εκατομμύρια χρόνια, όταν υπήρχε ήδη απλή πολυκύτταρη ζωή. Άλλοι πιστεύουν ότι μόνο μονοκύτταροι οργανισμοί βασίλεψαν όταν οι πλάκες της Γης διαλύθηκαν για πρώτη φορά.
Στην πραγματικότητα, καθώς οι νέες μέθοδοι επιτρέπουν στους επιστήμονες να κοιτάξουν όλο και βαθύτερα στο παρελθόν, ορισμένοι υποστηρίζουν τώρα ότι η τεκτονική των πλακών εμφανίστηκε πολύ σύντομα μετά τον σχηματισμό της Γης - ίσως πριν από την ίδια τη ζωή. Εάν αυτή η υπόθεση είναι αληθινή, μπορεί να υποδηλώνει ότι ακόμη και η πιο πρωτόγονη ζωή εξελίχθηκε σε έναν ενεργό πλανήτη - και αυτό σημαίνει ότι η τεκτονική των πλακών θα μπορούσε να είναι ένα ουσιαστικό συστατικό στην αναζήτηση εξωγήινης ζωής.
«Ο μόνος τρόπος με τον οποίο μπορούμε να δούμε αξιόπιστα μια μακροπρόθεσμη ιστορία είναι στον δικό μας πλανήτη», είπε ο Jesse Reimink , γεωεπιστήμονας που μελετά την πρώιμη ιστορία της Γης στο The Pennsylvania State University. «Πρέπει πραγματικά να κατανοήσουμε τον κύκλο ζωής ενός πλανητικού σώματος προτού μπορέσουμε να κάνουμε πολλά με τα δεδομένα των εξωπλανητών».
Καταστροφή αποδεικτικών στοιχείων
Μόνο η Γη έχει τεκτονικές πλάκες που μοιάζουν με παζλ που συντρίβονται μεταξύ τους και διαλύονται σαν αυτοκίνητα με προφυλακτήρες. Οι άλλοι βραχώδεις πλανήτες στο ηλιακό σύστημα έχουν ένα ενιαίο, άκαμπτο κέλυφος φλοιού - μια γεωλογική διάταξη που οι επιστήμονες αποκαλούν τεκτονική «στάσιμο ή ενιαίο καπάκι».
Στην τεκτονική των πλακών, κομμάτια εύθραυστης κρούστας που μοιάζουν με τηγανίτες και του άνω μανδύα οδηγούν στον πιο ζεστό, πιο κινητό μανδύα από κάτω. Νέος φλοιός σχηματίζεται στις ράχες του μεσαίου ωκεανού, όπου τα κενά μεταξύ των διαχωριστικών πλακών δημιουργούν χώρο για να ανέβει μάγμα από τον μανδύα. Σε μια πράξη γεωλογικής εξισορρόπησης, ο πυκνός ωκεάνιος φλοιός καταστρέφεται σε ζώνες βύθισης, όπου μια πλάκα γλιστρά κάτω από μια άλλη. Το παλαιότερο γνωστό κομμάτι ωκεάνιου φλοιού, που βρίσκεται στη Μεσόγειο , χρονολογείται μόλις πριν από 340 εκατομμύρια χρόνια, καθιστώντας το πολύ νέο για να είναι χρήσιμο για τον εντοπισμό του πότε εμφανίστηκαν οι τεκτονικές πλακών.
Στο Εθνικό Πάρκο Thingvellir στην Ισλανδία, είναι ορατό το ρήγμα μεταξύ της βορειοαμερικανικής και της ευρασιατικής τεκτονικής πλάκας. (Από: Mlenny μέσω Getty Images).
Ο ηπειρωτικός φλοιός είναι ελαφρύτερος από τον ωκεάνιο φλοιό και επιπλέει πάνω από την καταστροφή που προκαλείται από την καταβύθιση. Ωστόσο, πολύ λίγα έχουν απομείνει από τις πρώτες μέρες της Γης, και ό,τι έχει απομείνει είναι διαβρωμένο και παραμορφωμένο.
Λιγότερο από το 7% των πετρωμάτων στην επιφάνεια σήμερα είναι παλαιότερα από 2,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Πηγαίνετε πίσω πριν από 4,03 δισεκατομμύρια χρόνια, στον αιώνα του Άδη, και το ρεκόρ έχει εξαφανιστεί εντελώς.
Τα πρώτα μισά δισεκατομμύρια χρόνια ζωής της Γης δεν άφησαν ούτε ένα κομμάτι βασάλτη πίσω. Εξαιτίας αυτής της συνεχούς πλανητικής ανακύκλωσης, η παλαιότερη αδιαμφισβήτητη απόδειξη τεκτονικών πλακών - πετρώματα που σχηματίζονται αποκλειστικά σε ζώνες βύθισης - χρονολογούνται μόλις πριν από περίπου 700 εκατομμύρια χρόνια. Μια άλλη ισχυρή απόδειξη, κομμάτια ωκεάνιου φλοιού που ωθήθηκαν στον ηπειρωτικό φλοιό κατά την έναρξη της βύθισης, εμφανίστηκαν παγκοσμίως πριν από περίπου 900 εκατομμύρια χρόνια. Σε αυτό το γεωλογικό χρονικό πλαίσιο, τα πολυκύτταρα ζώα, όπως τα θαλάσσια σφουγγάρια , μόλις αναδύονταν.
Μερικοί γεωεπιστήμονες πιστεύουν ότι η τεκτονική πλακών λειτουργεί μόνο από τότε. Αλλά οι περισσότεροι υποψιάζονται ότι οι τεκτονικές πλακών εμφανίστηκαν νωρίτερα, στον αρχαίο αιώνα, ο οποίος ήταν από 4 δισεκατομμύρια έως 2,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Τα στοιχεία βασίζονται σε μεγάλο βαθμό σε χημικές αναλύσεις πετρωμάτων. Για παράδειγμα, πριν από περίπου 3 δισεκατομμύρια χρόνια, υπάρχουν ενδείξεις για αυξανόμενη ποσότητα φλοιού που έλιωσε και ανασχηματίστηκε αντί να σχηματίζεται απευθείας από πετρώματα του μανδύα. Πριν από περίπου 3,8 δισεκατομμύρια χρόνια, μια αλλαγή στη χημεία των αρχαιότερων ορυκτών της Γης υποδηλώνει μια αλλαγή από έναν σταθερό, μακρόβιο φλοιό σε έναν πιο βραχύβιο, πιο σύγχρονο φλοιό, ίσως υποδηλώνοντας την έναρξη της βύθισης. Αν και δεν υπάρχει ενιαία συμφωνημένη ημερομηνία, o Αρχαικός φαίνεται πολλά υποσχόμενος ως μια εποχή που συνέβαιναν μεγάλες γεωλογικές αλλαγές στη Γη. «Υποδηλώνει μια πραγματικά σημαντική μετάβαση», είπε η Nadja Drabon, επιστήμονας της Γης και των πλανητικών στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ που ηγήθηκε της μελέτης, υποδεικνύοντας τη μετάβαση σε φλοιό μικρότερης διάρκειας ζωής.
Μια χούφτα άμμο
Όποτε ξεκίνησε η τεκτονική, οι γεωεπιστήμονες συμφωνούν ότι πιθανώς βοήθησε να τροφοδοτήσει την εξέλιξη και την πολυπλοκότητα της ζωής. «Θα μπορούσαν να υπάρχουν δισεκατομμύρια πλανήτες με κάποιο είδος πρωτόγονης ζωής, αλλά η ικανότητα κατασκευής ενός ραδιοπομπού ή εκτόξευσης ενός πυραύλου απαιτεί ένα συγκεκριμένο σύνολο συνθηκών που είναι πιθανό να συμβούν μόνο σε έναν πλανήτη που έχει τεκτονικές πλάκες και ωκεανούς και ηπείρους», δήλωσε ο Ρόμπερτ Στερν, γεωεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ντάλας.
Η εξέλιξη του κοελακάνθου πιθανότατα οφείλεται εν μέρει στην τεκτονική των πλακών, υποδηλώνει προηγούμενη έρευνα. (Από: loonger μέσω Getty Images).
Η τεκτονική πλακών μπορεί επίσης να έχει επιτρέψει στη ζωή να ανακάμψει από καταστροφικές μαζικές εξαφανίσεις. Για παράδειγμα, στο τέλος της περιόδου της Πέρμιας, μια μαζική εξαφάνιση που προκλήθηκε από ηφαιστειακές εκρήξεις που εκπέμπουν διοξείδιο του άνθρακα σκότωσε το 90% των ειδών στη Γη. Η ζωή στον πλανήτη τελικά επανήλθε επειδή η αποσάθρωση των ηπειρωτικών πετρωμάτων διασπά τα μεταλλεύματα άνθρακα και τα ξεπλένει στον ωκεανό, όπου οι θαλάσσιοι οργανισμοί τα μετατρέπουν σε υφάλους και κοχύλια που γίνονται ασβεστόλιθοι και τελικά υποβάλλονται ξανά στο εσωτερικό του πλανήτη.
Όταν η ατμόσφαιρα ξεσπά, η τεκτονική μετατοπίζει σταδιακά τη Γη σε ένα περιβάλλον που είναι πιο ευνοϊκό για ζωή. Ενώ σχεδόν όλοι οι γεωεπιστήμονες συμφωνούν με την ιδέα ότι, χωρίς την τεκτονική πλακών, η ζωή στη Γη θα μπορούσε να περιοριστεί σε πρωτόγονους οργανισμούς, μια μικρή ομάδα ερευνητών προτείνει τώρα ότι η τεκτονική πλακών θα μπορούσε να είχε εμφανιστεί ακόμη νωρίτερα - ίσως συμβάλλοντας στην προέλευση της ίδιας της ζωής φέρνοντας ορυκτά που υποστηρίζουν τη ζωή από το εσωτερικό του πλανήτη στον φλοιό. Αυτή είναι μια δύσκολη περιοχή, που ωθεί τους ερευνητές πίσω πριν από 4 δισεκατομμύρια χρόνια, στον αιώνα του Άδη.
Η μόνη άμεση απόδειξη των πρώτων 500 εκατομμυρίων ετών ύπαρξης της Γης είναι η παρουσία ζιρκονίων, ορυκτών που επιβιώνουν από την τήξη σε θερμοκρασίες και πιέσεις του μανδύα. Αν και τα πετρώματα που κάποτε περιείχαν αυτά τα ορυκτά έχουν λιώσει, τα ζιρκόν - τα οποία είναι μικρότερα από κόκκους άμμου - παραμένουν. «Είναι μικροσκοπικά και απλώς προσπαθούμε να πάρουμε κάθε τελευταία μικρή πληροφορία που μπορούμε να πάρουμε από αυτά», είπε ο Ντράμπον .
Ένα ζιργκόν 4,4 δισεκατομμυρίων ετών από το Jack Hills της Αυστραλίας. Επειδή τα ζιρκόν δεν λιώνουν στις θερμοκρασίες του μανδύα, παρέχουν ένα στιγμιότυπο της πρώιμης Γης που αντιστέκεται στην καταστροφή. (Από John Valley, University of Wisconsin-Madison).
Αυτά τα ζιργκόν από τον Ατρχαικό είναι αραιά, όλα αυτά που βρέθηκαν παγκοσμίως θα μπορούσαν πιθανότατα να χωρέσουν σε μια δακτυλήθρα. Ωστόσο, αυτή η χούφτα έχει δείξει ότι η Γη είχε έναν ωκεανό ήδη πριν από 4,4 δισεκατομμύρια χρόνια - μόλις 200 εκατομμύρια χρόνια μετά τη δημιουργία του πλανήτη και όχι πολύ πριν υπάρξει ο πρόγονος όλης της ζωής σήμερα.
Ήδη 600 εκατομμύρια χρόνια μετά τη δημιουργία της Γης, σύμφωνα με μια μελέτη που δημοσιεύθηκε τον Ιούνιο, ο πλανήτης είχε και ξηρά και γλυκό νερό. Για ορισμένους ερευνητές, αυτό υποδηλώνει ότι ο φλοιός της Γης μπορεί να ανακυκλωνόταν στον Αρχαικό. Το νερό αποδυναμώνει τον φλοιό, δημιουργώντας τη δυνατότητα θραύσης και κατά συνέπεια καταβύθισης, δήλωσε ο Τζουν Κορέναγκα, γεωφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Γέιλ.
Επειδή το νερό είναι απαραίτητο για την τεκτονική των πλακών, το ερώτημα είναι: «Γιατί δεν μπορούμε να έχουμε τεκτονικές πλακών αν είχαμε επιφανειακά νερά; » είπε ο Korenaga. Σε πειραματική εργασία που δημοσιεύθηκε το 2023, οι ερευνητές έλιωσαν πετρώματα σε υψηλές πιέσεις και διαπίστωσαν ότι οι συνθήκες που μιμούνται την καταβύθιση δημιουργούν πετρώματα παρόμοια με τα παλαιότερα πετρώματα της Γης.
Ο Korenaga υποστηρίζει επίσης ότι η τεκτονική των πλακών είναι ο μόνος αποτελεσματικός τρόπος για να μειωθεί η ποσότητα του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα της πρώιμης Γης από τα επίπεδα που βρέθηκαν στην Αφροδίτη στις πιο μέτριες συγκεντρώσεις που υπήρχαν από την αρχή του Αρχαικού στη Γη.
Περιέργως, ένα άλλο σημαντικό γεγονός συνέβη κατά τη διάρκεια του Άδη που κάνει τη Γη αναμφισβήτητα διαφορετική από τους βραχώδεις γείτονές της: Περίπου 100 εκατομμύρια χρόνια αφότου η Γη συνενώθηκε για πρώτη φορά, ένα σώμα σε μέγεθος πλανήτη χτύπησε πάνω της, θρυμματίζοντας και λιώνοντας και τα δύο σώματα και πετώντας από πάνω το υλικό που θα μπορούσε να γίνει το φεγγάρι. Μια εργασία που δημοσιεύτηκε νωρίτερα αυτό το έτος μοντελοποίησε αυτή την πρόσκρουση και διαπίστωσε ότι η ανάμειξη των δύο σωμάτων θα μπορούσε να έχει δημιουργήσει λοφία θερμού υλικού στον μανδύα της Γης που μπορεί να έχει ξεκινήσει την καταβύθιση περίπου 200 εκατομμύρια χρόνια αργότερα.
Νέα προσομοίωση υπερυπολογιστή ρίχνει φως στην προέλευση της Σελήνης - YouTube.
«Γιατί η Γη είναι ο μόνος βραχώδης πλανήτης που έχει τεκτονικές πλάκες;» είπε ο Qian Yuan, κύριος συγγραφέας αυτής της εργασίας και μεταδιδακτορικός συνεργάτης στη γεωδυναμική στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια. «Νομίζω ότι η γιγάντια πρόσκρουση που σχηματίζει το φεγγάρι θα μπορούσε να είναι ο κύριος παράγοντας». Αλλά δεν είναι όλοι πεπεισμένοι από αυτή την ιστορία.
Η έναρξη των τεκτονικών πλακών από τον Αρχαικό είναι μια ενδιαφέρουσα ιδέα, είπε ο T. Mark Harrison, ομότιμος καθηγητής γεωεπιστημών στο UCLA, σ, αλλά τα στοιχεία εξακολουθούν να είναι ελάχιστα. Ανησυχεί ότι οι γεωεπιστήμονες από όλες τις πλευρές του ζητήματος έχουν υπερβολική εμπιστοσύνη στους ισχυρισμούς τους. «Αλλά το τελευταίο πράγμα που χρειαζόμαστε είναι μια νέα μορφή ομαδικής σκέψης βασισμένης, κυριολεκτικά, σε μια δακτυλήθρα γεμάτη κόκκους άμμου», έγραψε ο Χάρισον σε ένα άρθρο με τον κατάλληλα αμβλύ τίτλο «Δεν ξέρουμε πότε ξεκίνησε η τεκτονική των πλακών».
Η ζωή σε άλλους κόσμους
Εάν η τεκτονική πλακών τροφοδοτεί τη ζωή, ή ακόμα και τη σύνθετη ζωή, η αναζήτηση άλλων οργανισμών ανάμεσα στα αστέρια μπορεί να οδηγήσει την ανθρωπότητα σε έναν γεωλογικά ενεργό πλανήτη. Δυστυχώς, δεν μπορούμε ακόμη να ανιχνεύσουμε την τεκτονική των πλακών σε μακρινούς εξωπλανήτες, δήλωσε ο Tobias Meier, ειδικός στη δυναμική του μανδύα στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης.
Αλλά το 2021, ο Meier και η ομάδα του χρησιμοποίησαν θερμικά δεδομένα και μοντελοποίηση υπολογιστή για να προσδιορίσουν ότι ο βραχώδης εξωπλανήτης LHS 3844 b, ο οποίος βρίσκεται 49 έτη φωτός από τη Γη, μπορεί να έχει ενεργό μανδύα και κινούμενο φλοιό.
Οι ερευνητές υποπτεύονται ότι ο εξωπλανήτης LHS 3844b, που βρίσκεται 49 έτη φωτός από τη Γη, μπορεί επίσης να έχει τεκτονικές πλάκες.Από: NASA, ESA, CSA, Dani Player (STScI).
Το LHS 3844 b δεν είναι πιθανό να φιλοξενήσει ζωή. Περιφέρεται πολύ κοντά στο αστέρι του και δεν έχει ατμόσφαιρα. Ο μισός πλανήτης βρίσκεται στο μόνιμο φως της ημέρας, με θερμοκρασία 1412 βαθμών Φαρενάιτ (767 βαθμοί Κελσίου), ενώ ο άλλος είναι παγωμένος μείον 429 F (μείον 273 C) τη νύχτα. Αυτή η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των δύο πλευρών του πλανήτη είναι που οδηγεί την κίνηση του μανδύα στο LHS 3844 b, ανέφεραν ο Meier και οι συνεργάτες του το 2021. Αν είναι αληθινή, αυτή η έκδοση της τεκτονικής πλακών δεν μοιάζει σε τίποτα με τη Γη. Αλλά δείχνει την ποικιλομορφία της πλανητικής γεωλογίας που θα μπορούσε να κρύβεται αλλού στον κόσμο.
«Στο τέλος, η κατανόηση του τι προκαλεί την τεκτονική και αν θα μπορούσε να λειτουργήσει σε διαφορετικούς πλανήτες θα μας βοηθήσει να καταλάβουμε αν αυτοί οι πλανήτες θα είναι κατοικήσιμοι», είπε ο Meier.
Πιο ισχυρά τηλεσκόπια όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb μπορεί να οδηγήσουν σε καλύτερες υποδείξεις γεωλογίας εξωπλανητών στο εγγύς μέλλον. Αλλά και οι στενοί γείτονες της Γης αξίζουν εξονυχιστικό έλεγχο, δήλωσε ο Craig O'Neill, γεωφυσικός στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Κουίνσλαντ στην Αυστραλία.
Η Αφροδίτη βρίσκεται ακριβώς δίπλα, και εξακολουθεί να είναι αμφιλεγόμενο αν είχε τεκτονική στο παρελθόν. Η κατανόηση της τρέχουσας γεωλογίας της με ένα βλέφαρο θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να καταλάβουν γιατί οι μοίρες των δύο πλανητών διέφεραν και αν η τεκτονική πλακών μπορεί να εξηγήσει γιατί ο ένας πλανήτης φιλοξενεί ζωή και ο άλλος πιθανότατα όχι. «Πολλές από τις εξελίξεις σχετικά με το πού θα πάμε στην τεκτονική των πλακών θα προέλθει από το να κοιτάξουμε ψηλά», είπε ο O'Neill, «αντί να κοιτάξουμε τον ομφαλό».
Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα livescience
https://www.livescience.com/planet-earth/geology/did-plate-tectonics-give-rise-to-life-groundbreaking-new-research-could-crack-earths-deepest-mystery
Αναρτήσεις
