ทวีปแรก

พื้นดินที่เราเดินมาจากไหน? ในฐานะมนุษย์ เรามักจะถือเอาที่ดินเป็นของกำนัล แม้ว่าทุกวันนี้ ผืนดินนี้ครอบคลุมพื้นที่เพียงหนึ่งในสามของพื้นผิวโลกก็ตาม ยิ่งไปกว่านั้น ที่ดินส่วนใหญ่เป็นสองมิติ ยกเว้นสัตว์โพรงขนาดเล็ก กิจกรรมส่วนใหญ่ของเราเกิดขึ้นบนพื้นผิว ในทางกลับกัน มหาสมุทรมีมิติที่ 3 อันกว้างใหญ่ ซึ่งมีสิ่งมีชีวิตหลากหลายชนิดอาศัยอยู่ตลอดทาง “ไม่เหมาะสมอย่างยิ่งที่จะเรียกดาวเคราะห์ดวงนี้ว่าโลก” Arthur C. Clarke นักเขียนนวนิยายแนววิทยาศาสตร์เคยเขียนไว้ว่า “เมื่อใดที่ควรจะเรียกว่ามหาสมุทรอย่างชัดเจน”

อย่างไรเสียเราก็มีที่ดินของเรา และเราถือว่าดินแดนนี้มีอยู่จริงเสมอบนโลก แม้จะอยู่ในรูปแบบที่แตกต่างกัน มีสภาพอากาศที่แตกต่างกัน และมีสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันอาศัยอยู่

ธรณีวิทยาบอกเราว่าแม้แต่กรณีนี้ก็ไม่เป็นเช่นนั้น

เราอยู่ในช่วงเวลาที่มีแผ่นดิน แต่มีอยู่ครั้งหนึ่งที่โลกไม่มีแผ่นดิน การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นได้อย่างไรยังคงเป็นปริศนา แต่เมื่อพิจารณาจากองค์ประกอบของแร่ธาตุที่มีอยู่ เราสามารถบอกได้ค่อนข้างมากเกี่ยวกับการก่อตัวของทวีป

บางที การย้อนเวลากลับไป เราสามารถเรียนรู้ความจริงเกี่ยวกับทวีปแรกได้

โลก ในทางธรณีวิทยาสามารถแบ่งออกได้เป็นสี่ส่วน มีชั้นผิวที่เรียกว่าเปลือกโลก ถ้าโลกเป็นแอปเปิล เปลือกโลกก็เท่ากับความหนาของผิว เราเดินบนเปลือกโลก มันประกอบไปด้วยทวีปและก้นทะเลทั้งหมด ใต้เปลือกโลกเป็นชั้นที่เรียกว่าแมนเทิล ชั้นนี้ลึกหลายพันกิโลเมตรและคิดเป็น 84% ของปริมาตรโลก เป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นของแข็ง แต่ตามช่วงเวลาทางธรณีวิทยา พฤติกรรมจะเหมือนของเหลวที่มีความหนืดสูง คล้ายคาราเมล ด้านล่างเป็นแกนชั้นนอกที่เป็นของเหลว และด้านล่างเป็นก้อนหินแข็งที่เรียกว่าแกนใน

ตามคำนิยาม ทวีปคือผืนดินขนาดใหญ่บนเปลือกโลกที่แยกออกจากกันโดยของไหลเช่นน้ำ ด้วยคำจำกัดความนี้ โลกจึงเป็นดาวเคราะห์เพียงดวงเดียวที่มีทวีป ในขณะที่ดาวเคราะห์อย่างเช่นดาวอังคารอาจมีมวลแผ่นดินที่คล้ายกันในอดีต เนื่องจากบนดาวอังคารไม่มีน้ำที่เป็นของเหลว โลกจึงเป็นดาวเคราะห์ดวงเดียวที่มีทวีปต่างๆ

ในศตวรรษที่ผ่านมา Alfred Wegener ได้เสนอทฤษฎี Continental Drift ตามที่โลกเคยมีทวีปที่เป็นหนึ่งเดียวซึ่งเคลื่อนไปตามกาลเวลาทำให้เกิดทวีปทั้งเจ็ดที่เรารู้จักในปัจจุบัน ทฤษฎีนี้ได้รับการยอมรับว่าเป็นความจริงในปัจจุบัน

การตรวจสอบทฤษฎีของ Wegener อย่างง่ายอย่างหนึ่งสามารถเห็นได้จากการศึกษาความคล้ายคลึงกันของซากดึกดำบรรพ์บนผืนดินที่แตกต่างกันในปัจจุบัน สำหรับใครก็ตามที่สงสัย ให้สังเกตดูว่าชายฝั่งตะวันออกของอเมริกาใต้วางตัวกับชายฝั่งตะวันตกของแอฟริกาได้อย่างสวยงามเพียงใด

โลกก่อตัวขึ้นเมื่อ 4.6 พันล้านปีก่อน (นั่นคือ 4,600,000,000 ปี!) ยุค 4.6 ถึง 4 พันล้านปีก่อนเรียกว่า Hadean Aeon ซึ่งตั้งชื่อตาม Hades เทพเจ้าแห่งนรกของกรีก ก่อนหน้านี้ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าโลกเริ่มเป็นลูกบอลเพลิง และเมื่อเวลาผ่านไป พื้นผิวด้านนอกเย็นลงจนก่อตัวเป็นแผ่นดินที่เรารู้จักในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม ตอนนี้เรารู้แล้วว่าโลกถูกปกคลุมไปด้วยน้ำก่อนที่ทวีปแรกจะก่อตัวขึ้น

การค้นพบนี้เกิดขึ้นจากแร่เพทาย

คริสตัลเพทายหรือ ZrSiO4 มีคุณสมบัติพิเศษ เมื่อก่อตัวขึ้นแล้ว พวกมันยังคงอยู่แม้ว่าหินต้นกำเนิดจะถูกทำลายโดยสิ้นเชิง พวกมันแทบจะทำลายไม่ได้ โบนัสเพิ่มเติมคือพวกมันไม่ได้หายากมากเช่นกัน

อายุของแร่ธาตุเหล่านี้สามารถหาได้ง่ายโดยการศึกษายูเรเนียมซึ่งเป็นองค์ประกอบหลัก คริสตัลเพทายประกอบด้วยอะตอมของยูเรเนียมและทอเรียม (ทั้งสองรู้จักกันดีว่าเป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์) อย่างไรก็ตาม ผลึกเดียวกันนี้จะปฏิเสธอะตอมของตะกั่วเมื่อก่อตัวขึ้น

เมื่อเวลาผ่านไป ยูเรเนียมที่ไม่เสถียรจะกลายเป็นสารตะกั่วผ่านการสลายกัมมันตภาพรังสี ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถวัดอัตราส่วนของยูเรเนียมเพื่อนำไปสู่การหาอายุของผลึกได้ ผลึกที่มีอายุน้อยจะมีสัดส่วนของยูเรเนียมสูงกว่า ในขณะที่ผลึกที่มีอายุมากกว่า ยูเรเนียมในสัดส่วนที่ค่อนข้างสูงจะกลายเป็นตะกั่วไปแล้ว

สิ่งที่เกี่ยวข้องมากกว่าคือความจริงที่ว่าผลึกเพทายเปิดเผยข้อมูลเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมที่พวกมันก่อตัวขึ้น สิ่งนี้สามารถอนุมานได้จากอัตราส่วนไอโซโทปของออกซิเจน

ออกซิเจนมีสองไอโซโทปที่เสถียร: ¹⁸O และ ¹⁶O ¹⁸O ซึ่งมีอะตอมมากกว่า 2 อะตอม หนักกว่า ¹⁶O

เมื่อฝนตกลงมา โมเลกุลของน้ำที่ประกอบด้วย ¹⁸O จะควบแน่นได้ง่ายกว่าโมเลกุลที่มีน้ำหนักเบา และเมื่อเกิดการระเหย โมเลกุล ¹⁶O จะสลายตัวไปก่อน เหลือโมเลกุล ¹⁸O ไว้เบื้องหลัง ดังนั้นเราจึงสามารถสันนิษฐานได้อย่างสมเหตุสมผลว่าระดับ ¹⁶O ในมหาสมุทรนั้นสูงขึ้นในช่วงที่อากาศอุ่นขึ้น ในขณะที่ ¹⁸O จะสูงขึ้นในช่วงที่อากาศเย็นลงและมีฝนตกชุก

ในสัดส่วนเหล่านี้ อะตอมของออกซิเจนจะจับตัวเป็นผลึกเพทาย ก่อตัวเป็นไทม์แคปซูลหรือสแนปชอตของส่วนประกอบทางเคมีของเวลา การดูเพทายทำให้เราสามารถบอกได้ว่าพวกมันก่อตัวขึ้นเมื่อใดและอุณหภูมิ ณ ขณะนั้น

และด้วยข้อมูลดังกล่าว เราสามารถอนุมานได้ว่าผลึกเพทายเหล่านั้นเกิดขึ้นได้อย่างไร

ในชั้นเนื้อโลก อัตราส่วนไอโซโทปของออกซิเจนจะอยู่ที่ประมาณ 5.3 เสมอ หมายเหตุสั้นๆ: ไม่ได้หมายความว่ามี ¹⁸O มากเป็น ¹⁶O ถึง 5.3 เท่า ชื่ออย่างเป็นทางการของค่านี้คือ δ¹⁸O หรือ “เดลต้า-O-18” โดยที่ “เดลต้า” หมายถึง “ความแตกต่างจากน้ำทะเล” เมื่อเราเปรียบเทียบอัตราส่วนตรงนี้กับอัตราส่วนในน้ำทะเล ผลต่างคือ 5.3

หากค่าของ delta-O-18 อยู่ระหว่าง 0 ถึง 5.3 แสดงว่ามีปฏิสัมพันธ์ของหินหนืดกับน้ำที่มีอุณหภูมิสูงก่อนที่มันจะแข็งตัวเป็นหิน (ตามธรรมชาติแล้ว ค่า delta-O-18 ของน้ำทะเลจะเป็นศูนย์ เนื่องจากนั่นคือสิ่งที่เราเปรียบเทียบสิ่งอื่นๆ ทั้งหมด)

ถ้า delta-O-18 มากกว่า 5.3 แสดงว่าหินหนืดทำปฏิกิริยากับหินบนผิวโลกแทนที่จะเป็นน้ำ หินพื้นผิวเหล่านี้น่าจะมีปฏิสัมพันธ์กับน้ำฝนหรือน้ำทะเลมาก่อน ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ น้ำฝนประกอบด้วย ¹⁶O ที่หนักกว่า นั่นหมายความว่าหินก็จะมีปริมาณของมันมากขึ้นเช่นกัน และเมื่อถูกฝังและหลอมละลายเป็นหินหนืด ก็จะคงคุณค่าที่สูงกว่านั้น ซึ่งสุดท้ายแล้วจะถูกส่งต่อไปยังเพทายแคปซูลแห่งกาลเวลาของเราในระหว่างการตกผลึก

เพทายที่เก่าแก่ที่สุดมีค่า delta-O-18 ประมาณ 7.4 นั่นหมายความว่าต้องมีน้ำอยู่อย่างมากมายบนผิวโลกในยุคเฮเดียน เป็นไปได้อย่างไร? ท้ายที่สุด มันเป็นช่วงเวลาที่ขึ้นชื่อเรื่องไฟนรกและภูเขาไฟ

นักธรณีวิทยาได้คิดเกี่ยวกับปัญหานี้และได้คำตอบที่น่าเชื่อถือที่สุด: น้ำอาจถูกพัดพามายังโลกจากนอกโลก ยุคเฮเดียนเป็นช่วงเวลาที่ยากลำบากสำหรับพื้นผิวโลก ซึ่งถูกอุกกาบาตจากนอกโลกโจมตีอย่างหนัก เรารู้เรื่องนี้เพราะแผ่นดินบนดวงจันทร์แสดงให้เห็นว่าผลกระทบจากอุกกาบาตเหล่านี้เกิดขึ้นเป็นประจำจนถึง 3.5 พันล้านปีก่อน เศษซากของการโจมตีเหล่านี้สามารถสังเกตได้ในปัจจุบันว่าเป็นหลุมอุกกาบาตบนดวงจันทร์

ถ้าพื้นผิวโลกปกคลุมด้วยน้ำเกือบทั้งหมด นิวเคลียสของทวีปที่เสถียรตัวแรกก่อตัวขึ้นได้อย่างไร ทำไมไม่มีแผ่นดินที่ก่อตัวจมลงไปในหินหนืด?

ในการศึกษาครั้งใหม่เมื่อต้นปีที่ผ่านมา นักวิจัยจากสามสถาบัน ได้แก่ Curtin University, the Geological Survey of Western Australia และ University of Maryland ของสหรัฐอเมริกา ได้ร่วมกันตรวจสอบอดีตอันเก่าแก่ของผืนดิน พวกเขาทำสิ่งนี้โดยการตรวจสอบพื้นผิวดินโล่งที่เก่าแก่ที่สุดในโลก: Pilbara Craton ของออสเตรเลีย

craton เป็นส่วนที่เก่าแก่และมั่นคงของทวีป ซึ่งหมายความว่าพวกมันคงอยู่อย่างแน่วแน่ที่ผิวน้ำเป็นเวลาหลายล้านปี Pilbara Craton เป็นหนึ่งในเศษซากทวีปจากยุค Archaean ซึ่งมีอายุตั้งแต่ 4.0 ถึง 2.5 พันล้านปีก่อน ตามรอยยุคเฮเดียน ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่อัตราการชนของอุกกาบาตบนโลกลดลง

จากการศึกษาอายุของเซอร์คอนในหินที่นั่น และค่าเดลต้า-O-18 ภายใน นักวิจัยสรุปได้ว่ามีสามขั้นตอนในการก่อตัวของอุกกาบาตนี้ ต่อไปนี้เป็นบทวิเคราะห์ที่น่าสนใจ

เพทายจากระยะแรกสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: กลุ่มที่มีค่า delta-O-18 คล้ายกับชั้นแมนเทิลซึ่งอยู่ใต้เปลือกโลก และผู้ที่เติมออกซิเจนต้องใช้กระบวนการที่ตื้นมาก ในขั้นตอนที่สอง เดลต้า-O-18 ตรงกับเนื้อโลก และสุดท้าย เพทายจากขั้นตอนที่สามมีค่า delta-O-18 ซึ่งต้องมีปฏิสัมพันธ์กับวัสดุพื้นผิว

อย่างที่คุณเห็น ดูเหมือนว่าเพทายจะก่อตัวขึ้นใกล้กับผิวน้ำและค่อยๆ ก่อตัวลึกลงไป แต่นั่นเป็นกรณีจริงเหรอ? นักวิจัยได้ศึกษาองค์ประกอบต่างๆ ของหินแล้ว เสนอเป็นอย่างอื่น

ประการแรก (คิดว่านักวิจัย) มีการระเบิดของอุกกาบาต วัตถุขนาดใหญ่ชนเข้ากับผิวน้ำของโลก ซึ่งเป็นเหตุการณ์ปกติในสมัยก่อน แต่คราวนี้ ผลกระทบทำให้แมกมาสัมผัสกับน้ำร้อนเป็นเวลานาน และโดยคำว่า "นาน" ข้าพเจ้าหมายถึงหลายล้านปี แรงกระแทกจะก่อตัวเป็นหินที่มีแมกนีเซียมสูงในบริเวณใกล้เคียง ในขณะที่หินที่มีธาตุเหล็กสูงจะก่อตัวอยู่ห่างออกไปเล็กน้อย ในขณะเดียวกัน การรวมกันของหินหนืดและน้ำร้อนทำให้เกิดสภาวะที่เหมือนกับที่พบในชั้นแมนเทิลย่อย มากจนแม้แต่อัตราส่วนไอโซโทปของออกซิเจนก็ใกล้เคียงกัน

ในอีกร้อยล้านปีข้างหน้า วัสดุที่หนักกว่าจะจมลงในชั้นเนื้อโลก ในขณะที่แมกมาที่เบากว่าจะเคลื่อนตัวขึ้นสู่ผิวน้ำ การแยกชั้นนี้ทำให้ชั้นที่เบากว่าสามารถลอยตัวและลอยตัวได้...ในที่สุดก็ก่อตัวเป็น "เปลือกโลก" ที่เราคุ้นเคยในปัจจุบัน

เซอร์คอนขั้นที่ 2 เกิดจากเมื่อเปลือกโลกคงตัว หินหนืดจากชั้นแมนเทิลแผ่กระจายไปรอบๆ ฐานของเปลือกโลก ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมเพทายขั้นที่ 2 ส่วนใหญ่มีค่า delta-O-18 คล้ายกับที่พบในชั้นแมนเทิล

สุดท้าย ในขั้นที่สาม เพทายมีอัตราส่วนเหนือแมนเทิล สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่ามีหินอยู่เล็กน้อยจากด้านบนของเปลือกโลกที่รวมเข้ากับหินหนืดด้านล่าง

Pilbara Craton บอกเล่าเรื่องราวที่น่าสนใจ แต่สิ่งที่สำคัญกว่าคือ cratons อื่น ๆ เห็นด้วย นักธรณีวิทยาบอกเราว่า รูปแบบเดียวกันกับที่พบในหลุมอุกกาบาตอื่นๆ เช่นกัน นี่หมายความว่าการระเบิดของอุกกาบาตมีส่วนทำให้แผ่นดินแรกบนโลกมีเสถียรภาพ ทุกทวีปที่เป็นของดาวเคราะห์ดวงนี้เกิดขึ้นได้จากหินอวกาศขนาดยักษ์ที่กระแทกเข้ากับพื้นผิวของมัน

เราเข้าใจว่าอุกกาบาตเป็นพลังทำลายล้าง พวกเขามักถูกมองว่าเป็นหายนะของโลก อุกกาบาตทำให้เกิดการระเบิด อุกกาบาตฆ่าไดโนเสาร์ อุกกาบาตเป็นสาเหตุที่ทำให้ทุกคน ไม่อยากเงย หน้าขึ้นมอง

การรับรู้นี้เป็นจริงบางส่วน แต่อุกกาบาตบอกเราว่าอุกกาบาตยังมีอีกมากมาย เช่นเดียวกับพลังธรรมชาติอื่น ๆ พวกมันเป็นทั้งผู้สร้างและผู้ทำลาย พวกมันอาจรบกวนแผ่นดินที่เราคุ้นเคย แต่ก่อนที่เราจะบ่นเรื่องอุกกาบาต เราควรจำสิ่งนี้: บางทีพวกมันอาจเป็นผู้ให้แผ่นดินที่เราอาศัยอยู่ตั้งแต่แรก

จ่ายน้อยลงเพื่อให้ฉบับพิมพ์ของเราถูกลง! สมาชิกมากขึ้นหมายความว่าเราสามารถลดต้นทุนการพิมพ์ ทำให้ Snipette Analog ถูกลงสำหรับทุกคน ดังนั้นหากคุณเต็มใจที่จะจำนำเงินจำนวนเล็กน้อย เราจะรอจนกว่าเราจะรวบรวมคำสัญญาได้เพียงพอ แล้วจึงเริ่มพิมพ์! เรียนรู้เพิ่มเติมและเพิ่มคำมั่นสัญญาของคุณที่นี่