معمای لایه‌های سنگی ناپدیدشده؛ چگونه یک میلیارد سال از تاریخ زمین پاک شده است؟

دانشمندان مدت‌ها است با معمای عجیبی روبه‌رو هستند: در بسیاری از نقاط جهان، صدها میلیون سال از تاریخ زمین در میان لایه‌های سنگی دیده نمی‌شود. در بعضی مناطق، سنگ‌هایی با قدمت حدود ۵۴۰ میلیون سال مستقیماً روی سنگ‌هایی قرار گرفته‌اند که بیش از یک میلیارد سال عمر دارند. اکنون پژوهشی جدید نشان می‌دهد که حرکت قاره‌های باستانی و فرسایش شدید آن‌ها ممکن است عامل ناپدیدشدن این بخش از تاریخ زمین باشد.

پدیده یادشده که ناپیوستگی بزرگ (Great Unconformity) نام دارد، یکی از معماهای قدیمی زمین‌شناسی است. به‌طور معمول، لایه‌های سنگی در طول زمان روی یکدیگر تشکیل می‌شوند و هر لایه اطلاعاتی از دوره‌ای مشخص در گذشته‌ی زمین در خود نگه می‌دارد. اما در ناپیوستگی بزرگ، بخش بزرگی از این لایه‌ها وجود ندارد؛ گویی صدها میلیون سال از تاریخ سیاره پاک شده است.

سانتوش دونگانا، پژوهشگر دانشگاه ولونگونگ استرالیا و نویسنده‌ی اصلی مطالعه، این پدیده را به کتابی تشبیه می‌کند که تعداد زیادی از صفحات میانی آن کنده شده باشد. او توضیح می‌دهد: «ناپیوستگی بزرگ مانند شکافی در داستان زمین است که روایت را از فصل‌های ابتدایی ناگهان به بخش بسیار دورتری می‌برد. پژوهش ما نشان می‌دهد که این صفحات به‌طور تصادفی از بین نرفته‌اند.»

آثار پدیده ناپیوستگی بزرگ در آمریکای شمالی، اروپا، آسیا، آفریقا و استرالیا مشاهده شده است. ناپیوستگی بزرگ نخستین‌بار در سال ۱۸۶۹ توسط جان وسلی پاول در گرند کنیون آمریکا شناسایی شد.

اکنون دونگانا و نیکولا فلامان، دانشیار دانشگاه ولونگونگ، توضیح تازه‌ای برای این پدیده ارائه کرده‌اند. آن‌ها معتقدند حرکت مواد در اعماق زمین باعث بالا آمدن قاره‌های باستانی شده و فرسایش طولانی‌مدت، لایه‌های سنگی آن‌ها را از بین برده است.

براساس یافته‌ها، در دوران نئوپروتروزوئیک، یعنی حدود یک میلیارد تا ۵۴۰ میلیون سال پیش، جریان‌های موجود در گوشته‌ی زمین باعث بالا آمدن بخش‌هایی از قاره‌های باستانی شدند. این خشکی‌ها شامل لورنتیا، بالتیکا و چین شمالی بودند که امروزه بخش‌هایی از آمریکای شمالی، اروپا و آسیا را تشکیل می‌دهند.

با بالا آمدن قاره‌ها، سنگ‌های سطحی برای مدت طولانی در معرض فرسایش قرار گرفتند. باد، آب و دیگر عوامل طبیعی به‌تدریج لایه‌های سنگی را از بین بردند و بخش بزرگی از تاریخ زمین‌شناسی آن مناطق پاک شد.

در ادامه، قاره‌ها دوباره فرونشستند و بخش‌هایی از آن‌ها زیر آب قرار گرفتند. با آغاز رسوب‌گذاری جدید، لایه‌های تازه‌ای روی سنگ‌های قدیمی تشکیل شد؛ اما در آن زمان، زمین وارد دوره‌ی کامبرین شده بود. به همین دلیل، امروزه در برخی نقاط، سنگ‌های کامبرین مستقیماً روی سنگ‌های بسیار قدیمی‌تر دیده می‌شوند و اثری از لایه‌های مربوط به فاصله‌ی زمانی میان آن‌ها وجود ندارد.

نیکولا فلامان می‌گوید گاهی بخش‌های گمشده‌ی تاریخ زمین، اطلاعات بیشتری از لایه‌های باقی‌مانده در اختیار دانشمندان قرار می‌دهند. به گفته‌ی او، یک دوره‌ی طولانی بالاآمدن قاره‌ها و سپس فرونشست آن‌ها، شرایط مناسبی برای فرسایش گسترده‌ی سنگ‌ها و حفظ سطح فرسایش‌یافته فراهم می‌کند.

فلامان توضیح می‌دهد که تاکنون فرضیه‌های مختلفی برای ناپیوستگی بزرگ مطرح شده، اما تعداد کمی از آن‌ها با نحوه‌ی تغییرات زمین در بازه‌های زمانی بسیار طولانی بررسی شده‌اند.

پژوهش جدید به معنای حل قطعی معمای ناپیوستگی بزرگ نیست. دانشمندان احتمال می‌دهند در مناطق مختلف، عوامل متفاوتی در ازبین‌رفتن لایه‌های سنگی نقش داشته باشند.

یافته‌های تازه نشان می‌دهند که حرکت قاره‌های باستانی، همراه با فرسایش سطحی، می‌تواند یکی از دلایل اصلی ناپدیدشدن صدها میلیون سال از تاریخ زمین باشد. بااین‌حال، برای مشخص‌شدن نقش دقیق این فرایند در مناطق مختلف، به بررسی‌های بیشتری نیاز است.

پژوهش در ژورنال Nature منتشر شده است.