قسمت دوم: از زمین آتشین تا ناهید زیستپذیر
عوامل زیادی در تعیین ترکیبات اتمسفر زمین ایفای نقش می کنند. اگر تاثیرات صنعتی و حاصل از فعالیت های انسانی را کنار بگذاریم، میتوان اثر گاز افشانی گوشتهی فوقانی زمین از طریق آتشفشانها، دود افشانها و حتی گازهای متصاعد شده از گلفشان ها و چشمههای آبگرم را جزو مهمترین عوامل در تعیین ترکیبات اتمسفر دانست. از جمله این گازها می توان به ازت، دی اکسید کربن، بخار آب و بخصوص متان اشاره نمود که سه مورد آخر توانایی جذب پرتوهای فروسرخ را دارند و موجب افزایش دما میگردند؛ به همین خاطر به این دسته از ملکولهای جاذب پرتو فروسرخ " گازهای گلخانهای" گفته میشود. وجود این گازها در اتمسفر زمین مانع از بازتاب بخشی از انرژی خورشید شده و موثرترین عامل از بروز عصرهای یخبندان است.
اما چه عواملی در زمین موجب متعادل ماندن این ترکیبات میگردند؟ چون در اتمسفر زمین مقدار فراوانی آب وجود دارد، دی اکسید کربن در طی فرایند تقطیر آب( ایجاد هستکهای بارش باران در ابرها) در اتمسفر مبحوس شده و اسیدکربنیک H2CO3 تولید می کند. این میزان ناچیز اسیدیته برای حیات هیچگونه ضرری ندارد و نباید با بارانهای اسیدی ناشی از سولفوریک اسید که در غلظت های بالای گازهای گلخانهای و گوگردی ایجاد میکند اشتباه گرفته شود.
اسید کربنیک با سنگ های سیلیکاتی که غنی از عنصر سیلیس Si هستند واکنش داده و تولید کربنات کلسیم یا همان گچ را مینماید که به صورت ماده جامد و در غالب سنگهای سفید گچی در رسوبات دیده میشود و بدین شکل گازهای گلخانهای از اتمسفر به سطح خاکی زمین منتقل میگردد. اگر هیچ فرایند جایگزینی برای تولید و تزریق مجدد این گازها در اتمسفر وجود نداشته باشد، جو زمین بعد از 400 میلیون سال خالی از گازهای گلخانهای میشود. اما حرکت صفحات تکتونیکی زمین باعث میگردد بستر اقیانوسها که مملو از رسوبات گچی می باشد در طی ده ها و شاید صدها میلیون سال به گوشتهی داغ و مذاب زمین رانده شود و در آنجا براثر دما و فشار مجددا CO2 آزاد گردد و از طریق آتشفشانها به اتمسفر انتقال یابد. این چرخهی باشکوه با نام چرخهی " سیلیکات کربنی" شناخته میشود و اساسا به کمک آب مایع موجود در اقیانوسها امکان پذیر است. البته فرایند فتوسنتز نیز می تواند به کنترل این چرخه کمک شایان توجهی کند.
این چرخه زیبا در طی تاریخ تکامل زمین دچار تغییرات و نوساناتی شده است.به عنوان مثال در انقراض "دوونیان دوم" در حدود ۳۶۰ تا ۳۷۰ میلیون سال پیش تا سه چهارم از تمام گونههای زنده به کام مرگ فرو رفتند، هرچند ممکن است این انقراض مجموعهای از چندین فاجعه در امتداد یکدیگر بوده باشد که منجر به افزایش گازهای گلخانهای و به دنبال آن گرمایش فاجعه باری در سراسر زمین شده باشد اما به دلیل نزدیکی زمانی آن را یک انقراض میشناسند.
دانشمندان احتمال میدهند ایجاد یک ابرقاره که از قطب شمال تا قطب جنوب امتداد داشته منجر به تغییر در جریانهای اقیانوسی و جابه جائی آبهای غنی از اکسیژن در تمام اقیانوسها شده باشد. این حادثه در کنار احتمال بروز یک ابرنواختر که در مدت زمان کوتاهی اتمسفر زمین را دگرگون می نماید و همچنین برخی از نشانهها از برخورد بزرگ شهابسنگی، می توانسته علاوه بر موجودات پر سلولی، حیات میکروسکوپی را نیز تحت تاثیر قرار دهد. اما هرچه که هست چرخه سیلیکات کربنی در کنار فتوسنتز توانسته مجددا اتمسفر زمین را پس از چند میلیون سال به حالت قبل خود بازگرداند.
شبیه سازیها نشان میدهد در یک میلیارد سال اول تشکیل منظومهشمسی، سیاره ناهید دمای کمتری از خورشید دریافت می کرد و به نظر میرسد چرخه سیلیکات کربنی در این سیاره روی میداده است. حتی برخی از دانشمندان پا را فراتر گذاشتهاند و احتمال وجود حیات در این سیاره را در ابتدای کار مطرح مینمایند.
واقعیت این است که گذر زمان تغییرات قابل توجهی در درخشش ستارگان و اتمسفر سیارات پیرامونشان ایجاد مینماید. شبیه سازی ها و مشاهده ستارگان همانند خورشید که در ابتدای دوران زندگیشان قرار دارند، نشان میدهد درخشندگی خورشید در طی 4.5 میلیارد سال گذشته افزایش یافته و باعث گردیده تا ناحیهی قابل زیست اندکی جابه جا شود و در نتیجه ناهید وارد مرز سوزان گردد. بنابر این بنظر میرسد با افزایش درخشندگی خورشید حجم کثیری از آب در اتمسفر سیاره به بخار مبدل شود که نتیجهی آن افزایش دما و در نتیجه کاهش و توقف فرایند تقطیر آب که به صورت باران موجب تخلیه گازهای گلخانهای به خصوص دی اکسید کربن میگردد. بنابراین ناهید در مسیر جدید قرار میگیرد که در علوم زمین شناسی به آن " اثر گلخانهای بدون مهار" گفته میشود.
در طی این فرایند درجه حرارت سطح سیاره از 100 درجه سانتیگراد پائینتر نمیآید تا آب به حالت مایع تبدیل گردد و در نتیجه هوازدگی سنگها به کمک دی اکسید کربن و تشکیل گچ رخ نخواهد داد. از سوی دیگر تزریق مداوم گازهای گلخانهای ناشی از گازهای آتشفشانی موجب افزایش تراکم این گازها در اتمسفر شده و به دنبال آن دما افزایش بیشتری مییابد و نتیجه آن سیاره ای با دمای 500̊ سانتیگراد است که حتی سرب را نیز در سطح خود تبخیر میکند.
سوالی که در این میان مطرح میگردد این است که چرا جو سیاره ناهید هم اکنون شامل 95% دی اکسید کربن است و بخار آب کمی دارد؟ این حجم عظیم بخار آب هم اکنون کجاست؟
به نظر میرسد با افزایش غلظت بخار آب در جو ناهید، ملکول H2O در اثر جذب تابشهای فرابنفش خورشید، شکسته شده و هیدروژن آن به دلیل سبکی و گرما از اتمسفر سیاره میگریزد. این فرایند که به فتولیز آب مشهور است آنقدر ادامه پیدا می کند تا نهایتا تمامی اقیانوسهای سطح سیاره تبخیر و بخار آب ناشی از آن در جو از میان برود. سرنوشت اکسیژن حاصل از فتولیز آب در واکنش با ملکولهای متان مشخص میگردد. هردوی این گاز ها در کنار یکدیگر بسیار واکنش پذیر هستند که نتیجهی آن تولید CO2 میباشد. به تازگی دانشمندان با مطالعهی سیارهی فراخورشیدی GJ1132B، در فاصلهی 39 سال نوری، حجم کثیری از اکسیژن را یافتند که نه به واسطهی فرایندهای زیستی، که به دلیل فتولیز آب در جو این سیاره ایجاد شده و نمایانگر شرایط وخیم دمایی در سطح این سیاره فراخورشیدی است.
اما حقیقت ترسناک این است که فعالیتهای صنعتی انسان به مرور تغییرات وخیمی را در اتمسفر زمین پدید میآورد. اگر این تغییرات کنترل نشده ادامه یابد شاید اتفاقی که در 370 میلیون سال قبل رویداده مجددا منجر به انقراضی عظیم در سطح زمین گردد.
همه نظرها (۰)