اگر تمام اجزا و ترکیبهای شیمیایی زمین اولیه با آنچه امروز در زمین میشناسیم جایگزین شده باشد، آیا هنوز میتوان آن دو را یک سیاره واحد دانست؟ این پرسش نسخه سیارهای پارادوکس معروف تِسئوس است؛ معمایی فلسفی درباره هویت و درک تداوم. تا همین اواخر، باور رایج این بود که پس از برخورد یک شهابسنگ عظیم، شیمی زمین بهطور کامل تغییر کرده و هیچ اثری از زمین اولیه باقی نمانده است.
اما یافتهای جدید این تصور را زیر سؤال میبرد. در مقالهای که این هفته در نشریه Nature Geoscience منتشر شده، پژوهشگران از کشف یک امضای شیمیایی خبر دادهاند که بهطرز شگفتانگیزی طی میلیاردها سال تغییر نکرده است. این تیم بینالمللی متشکل از دانشمندان آمریکا، چین و سوئیس، در نمونههای سنگی باستانی به عدم تعادل غیرمعمولی در ایزوتوپهای پتاسیم برخوردند. تحلیلهای شیمیایی نشان داد که این ناهنجاری نمیتواند حاصل هیچیک از فرآیندهای زمینشناسی شناختهشده در زمین امروزی باشد.
دانشمندان علوم سیارهای مدتهاست گمان میبرند که حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش، یک شهابسنگ به اندازه مریخ با زمین برخورد کرده است. این برخورد باعث دگرگونی کامل زمین شد و محیطی سنگی و پوشیده از گدازه را به سیارهای تبدیل کرد که امروز میشناسیم.
درک رایج این بود که با گذشت زمان، تمام مواد و فرآیندهایی که زمین اولیه را شکل داده بودند یا دگرگون شدند یا با نمونههای آشناتر امروزی جایگزین گشتند. این توضیحی منطقی بهنظر میرسید: اینکه بازتنظیم شیمی زمین بهطرز معجزهآسایی شرایط لازم برای پیدایش حیات را فراهم کرده است.
در این مطالعه جدید، تمرکز پژوهشگران بر عنصر پتاسیم بوده است. در زمین، این عنصر معمولاً بهصورت ترکیبی خاص از ایزوتوپهای پتاسیم-۳۹ و پتاسیم-۴۱ وجود دارد، بههمراه مقدار بسیار کمی پتاسیم-۴۰.
با این حال، پژوهشهای پیشین نویسندگان اصلی این مطالعه نشان داده بود که اجرام فرازمینی مانند شهابسنگها الگوهای ایزوتوپی متفاوتی از پتاسیم دارند و معمولاً نسبت پتاسیم-۴۰ در آنها کمی بیشتر است.
بر پایه این یافته، تیم تحقیقاتی به سراغ قدیمیترین سنگهای موجود روی زمین رفت؛ از جمله نمونههایی پودرشده از گرینلند و کانادا و رسوبات گدازهای از هاوایی. در آزمایشگاه، این نمونهها با استفاده از روشهای مختلف شیمی تجزیه مورد بررسی قرار گرفتند.
نتیجه بهطرز شگفتانگیزی متفاوت بود. الگوی پتاسیم بهدستآمده با هیچیک از نمونههای شناختهشده روی زمین یا در اجرام کیهانی مطابقت نداشت. در واقع، کمبود پتاسیم-۴۱ آنقدر عجیب بود که پژوهشگران در گفتوگو با MIT News آن را به «پیدا کردن یک دانه شن قهوهای در سطلی پر از شن زرد» تشبیه کردند.
آیا واقعاً هیچ راه طبیعی و قابل قبولی برای شکلگیری این ترکیب شیمیایی وجود نداشته است؟ شبیهسازیهای متعدد و بررسیهای تکمیلی روی تمام شهابسنگهای شناختهشده و فرآیندهای زمینشناسی همگی به یک پاسخ واحد رسیدهاند: نه. طبق مقاله منتشرشده، محتملترین توضیح برای وجود این ماده آن است که از زمین اولیه باقی مانده باشد.
نیکول نی، نویسنده همکار این مطالعه و دانشمند علوم سیارهای در مؤسسه MIT، در گفتوگو با MIT News گفت: «این شاید نخستین شواهد مستقیم باشد که نشان میدهد مواد زمین اولیه حفظ شدهاند. ما بخشی از زمین بسیار کهن را میبینیم، حتی پیش از برخورد بزرگ. این شگفتانگیز است، چون انتظار میرفت این امضای بسیار قدیمی در طول تکامل زمین بهتدریج پاک شود.»
با این حال، ممکن است در آینده چیزی مانند یک شهابسنگ غیرعادی پیدا شود که همین ناهنجاری پتاسیم را داشته باشد؛ در آن صورت، این امضا الزاماً بقایای زمین اولیه نخواهد بود.
در هر صورت، این یافتهها نشان میدهند که هنوز چیزهای زیادی درباره خود زمین برای آموختن باقی مانده است؛ درسهایی که شاید بتوانند ما را از اشتباهات احتمالی در مطالعات فرازمینی دور نگه دارند.
