کشف مسیر آتشفشانی ۶۰ میلیون ساله از ایسلند تا ایرلند توسط ستونگ گوشته باستانی

1

در سراسر اقیانوس اطلس شمالی، فلات‌های گدازه‌ای، جزایر آتشفشانی و ستون‌های بازالتی به چشم می‌خورند، اما این ساختارها صدها یا حتی هزاران کیلومتر از یکدیگر فاصله دارند. چه چیزی آن‌ها را به هم متصل می‌کند؟

دهه‌هاست که زمین‌شناسان در تلاشند این پازل زمین‌شناسی را که از سواحل گرینلند تا صخره‌های ایرلند شمالی امتداد دارد، حل کنند.

کشف راز یک ستونگ داغ باستانی

اکنون تیمی از پژوهشگران بین‌المللی با حمایت آژانس فضایی اروپا (ESA) موفق شده‌اند این رمز را کشف کنند. آن‌ها نشان داده‌اند که یک ستونگ داغ باستانی از سنگ‌های بسیار داغ گوشته، پوسته خارجی زمین را نازک کرده است. این ستونگ زنجیره‌ای از آتشفشان‌ها را روشن کرد که اثرات آن‌ها هنوز هم در منطقه قابل مشاهده است.

آغاز آتش باستانی توسط ستونگ گوشته

فوران‌های مکرر ایسلند امروزی تنها پژواکی از آتشی است که حدود ۶۰ میلیون سال پیش شعله‌ور شد.

در آن زمان، بالا آمدگی که امروزه با نام ستونگ ایسلند شناخته می‌شود، از پوسته زمین عبور کرد و استان آذرین اقیانوس اطلس شمالی را شکل داد؛ یک سیلاب عظیم گدازه‌ای که تقریبا یک میلیون کیلومتر مربع را پوشاند.

چنین استان‌های آذرین بزرگی با فوران‌های عادی تفاوت دارند – آن‌ها می‌توانند به سرعت گازهای تغییر دهنده آب و هوا را به جو تزریق کنند و انقراض‌های گسترده را رقم بزنند.

با این حال، منافذ باستانی گدازه‌ها تنها در اطراف ایسلند متمرکز نبودند. آن‌ها در جزایر اینر هبرید اسکاتلند، سواحل آنترم ایرلند و حاشیه‌های گرینلند نیز ظاهر شدند، موضوعی که دانشمندان را شگفت‌زده کرد که چگونه یک ستونگ می‌تواند چنین فاصله‌های دورتری را تحت تأثیر قرار دهد.

نظریه غالب این بود که مواد داغ ستونگ به صورت افقی در زیر صفحات زمینی جریان یافته است، اما شواهد مستقیم برای این فرضیه بسیار محدود بود.

تصاویر ماهواره‌ای، جاذبه زمین و یک پازل چهاربعدی

در اینجا پروژه «زمین پویا در ۴ بعد» (4D Dynamic Earth) آژانس فضایی اروپا وارد عمل شد. با ترکیب داده‌های گرانشی ثبت شده توسط ماهواره GOCE با خوانش‌های لرزه‌ای و زمین‌شناسی سطحی، دانشمندان دقیق‌ترین تصویر تاکنون از لیتوسفر (پوسته سخت زمین) را ترسیم کردند.

این لایه سخت شامل پوسته زمین و بالاترین بخش گوشته است که زیر بریتانیا، ایرلند و کف دریاهای اطراف قرار دارد.

نقشه‌برداری گرانشی مانند یک اسکن سی‌تی عمل می‌کند: مناطق متراکم‌تر کشش بیشتری روی ماهواره ایجاد می‌کنند و ساختارهای پنهان را آشکار می‌سازند.

کشف نازک شدن لیتوسفر

تحلیل‌های جدید نشان داد که نوارهایی از لیتوسفر به طرز شگفت‌آوری نازک هستند و این نواحی دقیقاً با مراکز آتشفشانی ۶۰ میلیون سال پیش هم‌راستا هستند.

سرگئی لبدف از دانشگاه کمبریج می‌گوید: «این همبستگی چشمگیر نشان می‌دهد که مواد داغ از ستونگ ایسلند به این منطقه نفوذ کرده و لیتوسفر را فرسوده است. ترکیب لیتوسفر نازک، آستنوسفر داغ و ذوب ناشی از کاهش فشار احتمالاً موجب بالا آمدگی و فعالیت‌های آتشفشانی شده است.»

در جایی که این پوسته نازک شده بود، میزان ذوب افزایش یافت و گدازه فوران کرد – این یافته توضیح می‌دهد که چرا آتشفشان‌ها در مناطقی فراتر از ایسلند نیز شکل گرفته‌اند. این نتایج که در بهار امسال در سمپوزیوم Living Planet آژانس فضایی اروپا ارائه شدند، فرضیه‌ای قدیمی را به یک واقعیت علمی تبدیل کردند.

ردپای زلزله‌ها در اثرات باستانی ستونگ

این یافته‌ها همچنین یک معمای امروزی را توضیح می‌دهند. اگرچه جزایر بریتانیا فاصله زیادی از مرزهای فعال صفحات زمین‌ساختی دارند، زلزله‌های کوچکی گهگاه در این منطقه اتفاق می‌افتند.

نقشه جدید نشان می‌دهد که این لرزش‌ها در مناطقی رخ می‌دهند که لیتوسفر همچنان نازک است یا در جاهایی که تغییر ناگهانی ضخامت، نواحی ضعیف ایجاد کرده است.

رافائله بونادیو از دانشگاه کمبریج توضیح می‌دهد که ستونگ داغ، نوعی ناهمگونی مکانیکی ماندگار بر جای گذاشته است؛ زخمی زمین‌شناسی که هنوز هم محل ترک خوردن پوسته را تعیین می‌کند.

تأثیر فوران‌ها بر آب و هوای باستان

استان‌های آذرین بزرگ مانند رویداد اقیانوس اطلس شمالی احتمالاً نقش مهمی در تغییرات آب و هوایی ایفا کرده‌اند. فوران‌های آن‌ها می‌توانند میلیاردها تن دی‌اکسید کربن را وارد جو کنند و باعث گرم شدن طولانی‌مدت شوند. در مقابل، آئروسل‌های سولفور ممکن است زمستان‌های کوتاه‌مدت آتشفشانی ایجاد کنند.

درک نحوه نفوذ ستونگ‌های گوشته به سطح زمین به دانشمندان کمک می‌کند تغییرات اقلیمی باستانی را بازسازی کنند – موضوعی حیاتی برای اعتبارسنجی مدل‌هایی که آینده سبزخانه‌ای ما را پیش‌بینی می‌کنند.

ماموریت آینده آژانس فضایی اروپا با نام «ماموریت نسل بعدی گرانش» (NGGM) قصد دارد این درک را دقیق‌تر کند.

ایلیاس داراس، زمین‌سنج آژانس فضایی اروپا توضیح می‌دهد که این ماموریت دو ماهواره‌ای، «تغییرات جرم در سطح و درون سیاره را دنبال خواهد کرد» و دیدگاه‌های جدیدی درباره تکتونیک، دینامیک صفحات یخی و جریان‌های گوشته ارائه می‌دهد.

تأثیرات طولانی‌مدت ستونگ‌های گوشته

این پژوهش جدید تأکید می‌کند که بخش داخلی زمین یک پایه بی‌حرکت نیست. بالا آمدگی‌های پنهان می‌توانند پوسته را نازک کنند، الگوهای تنش را تغییر دهند و مناطقی را به جا بگذارند که حتی پس از سرد شدن آخرین گدازه، مستعد زلزله هستند.

برای برنامه‌ریزان مخاطرات در بریتانیا، ایرلند و ایسلند، این نقشه یک الگوی جدید برای ارزیابی ریسک فراهم می‌کند. برای اکتشاف‌گران پتروشیمی نیز، این یافته‌ها سرنخی درباره مناطقی هستند که گرما و شکستگی‌ها ممکن است منابع هیدروکربنی را پخته باشند.

این مطالعه برای اولین بار شواهد مستقیمی ارائه می‌دهد که نشان می‌دهد لیتوسفر نازک در بخش شرقی استان آذرین اقیانوس اطلس شمالی، جریان مواد ستونگ را متمرکز کرده و بالا آمدگی و فعالیت‌های ماگمایی را در آن مناطق از جمله در گروه گدازه‌ای وسیع آنترم و مرکز مشهور Giant’s Causeway و سایر مراکز ماگمایی محلی‌سازی کرده است.

میراث ستونگ در ستون‌های بازالتی

در همین حال، گردشگران در سواحل آنترم می‌توانند با نگاهی تازه به ستون‌های شش‌ضلعی Giant’s Causeway بنگرند. این سنگ‌ها فصل‌هایی از یک داستان ۶۰ میلیون ساله هستند که توسط ستونی نوشته شده که از عمق تقریبی ۳ هزار کیلومتری زمین برخاسته است.

نگاهی عمیق‌تر به درون زمین

ستونگ‌های گوشته همچنان به شکل دادن سیاره ادامه خواهند داد، اما ماهواره‌ها به بشر امکان می‌دهند با وضوح بیشتر این نمایش را تماشا کند. داده‌های GOCE که در بایگانی‌های دیجیتال ذخیره شده‌اند، هنوز گنجینه‌ای ارزشمند هستند.

ماموریت NGGM دقت بسیار بالاتری خواهد داشت. با ترکیب داده‌های این ماموریت با شبکه‌های لرزه‌ای و ابزارهای کف اقیانوس، مطالعات آینده می‌توانند بررسی کنند که آیا استان‌های گسترده دیگر – مانند نواحی زیر تله‌های دکن هند یا فلات‌های اقیانوسی اقیانوس آرام – نیز همین ویژگی لیتوسفر نازک را دارند یا خیر.

در حال حاضر، داستان اقیانوس اطلس شمالی یادآوری می‌کند: زمینی که بر آن قدم می‌گذاریم نه تنها روایت‌گر حرکت کند قاره‌ها، بلکه گواهی بر ضربان‌های چشمگیری است که می‌توانند آب‌وهوا و حیات را بازنویسی کنند. درک این ضربان‌ها با نگاه به پایین آغاز می‌شود – سپس با نگاهی عمیق‌تر ادامه می‌یابد.