زمین‌شناسان برای اولین بار موفق شدند با نفوذ به عمق بیش از ۱٫۲ کیلومتری از گوشته زمین و دستیابی به نمونه‌های سنگ از این بخش سیاره، نگاهی اجمالی به زمین‌شناسی و حتی منشأ حیات در دنیایی عمیق که معمولاً فراتر از دسترس ماست، ارائه دهند.

گوشته که بزرگ‌ترین بخش داخلی سیاره زمین را تشکیل می‌دهد، هزاران کیلومتر بین پوسته و هسته را دربرگرفته است. گوشته به‌عنوان ماده‌ای با قوام، شبیه به کارامل، توصیف می‌شود. بافت گوشته نیمه‌جامد و انعطاف‌پذیر است و ترکیب مواد معدنی آن با آنچه که در سطح زمین می‌بینیم، تفاوت دارد.

اکنون، تیمی بین‌المللی از محققان در مطالعه‌ای جدید، برشی طولانی از سنگ‌هایی را که از گوشته زمین منشأ می‌گیرند، بازیابی کرده‌اند. لایه گوشته در قسمت زیرین پوسته‌ی زمین قرار دارد؛ به همین دلیل، درک آن می‌تواند اطلاعات بسیاری درباره‌ی برخی ویژگی‌های انفجاری سیاره زمین به دانشمندان ارائه بدهد. دانشمندان در مطالعه‌ای جدید، به توصیف این نمونه‌ی تقریباً پیوسته از سنگ‌های گوشته پرداخته‌اند که ۱٬۲۶۸ متر طول دارد.

نمونه سنگ‌های گوشته در بهار ۲۰۲۳، در جریان مأموریت «گروه اعزامی ۳۹۹: واحدهای سازنده حیات، توده آتلانتیس» و توسط کشتی حفاری اقیانوسی جویدیس رزولوشن، کشف شد. به گفته‌ی تیم محققان، این سنگ‌ها به حل معماهایی درباره‌ی نقش گوشته در منشأ حیات روی زمین، چگونگی تولید فعالیت‌های آتشفشانی هنگام ذوب‌شدن بخشی از گوشته و نقش آن در چرخه‌های جهانی عناصر مهمی مانند هیدروژن و کربن، کمک خواهند کرد.

رهبری تیم مأموریت گروه اعزامی ۳۹۹ توسط برنامه‌ی بین‌المللی اکتشاف اقیانوسی (IODP) انجام شد. این کنسرسیوم تحقیقاتی دریایی بین‌المللی که بیش از ۲۰ کشور را شامل می‌شود، نمونه‌های هسته‌های رسوبی را از کف اقیانوس بازیابی می‌کند. نمونه‌های استوانه‌ای‌شکل از سنگ، شن و رسوبات دیگر از کف اقیانوس، به عنوان خط زمانی از تاریخ سیاره عمل می‌کنند و به شرح وقایع تاریخ زمین می‌پردازند. از زمانی که این نمونه حفاری شد، تیم اعزامی در حال تهیه‌ی فهرستی از سنگ‌های گوشته برای درک بهتر ترکیب، ساختار و ‌بافت آن‌ها است.

یوهان لیسنبرگ، زمین‌شناس از دانشگاه کاردیف در ولز و یکی از نویسندگان مطالعه، در بیانیه‌ای گفت: «سال گذشته، بازیابی این سنگ‌ها دستاوردی بزرگ در تاریخ علوم زمین بود، اما ارزش واقعی این دستاورد در مفاهیمی نهفته است که نمونه‌های گوشته، درباره‌ی ساختار و تکامل سیاره به ما می‌گویند. مطالعه‌ی ما، بررسی ترکیب گوشته و مستندسازی شناخت مواد معدنی سنگ‌های بازیابی‌شده و همچنین، ترکیب شیمیایی آن‌ها را آغاز کرده است.»

به گفته‌ی لیسنبرگ، نتایج به دست آمده از بررسی نمونه‌ها، کاملاً با انتظارات محققان متفاوت بود. در سنگ‌ها، مقدار کمتری از مواد معدنی پیروکسن و غلظت‌های بیشتری از منیزیم وجود داشت. هر دوی این نتایج از میزان ذوب بالاتری نسبت به پیش‌بینی محققان، ناشی می‌شود. یعنی ذوب زمانی رخ داده است که گوشته از قسمت‌های عمیق‌تر زمین به سمت سطوح بالاتری جابه‌جا شده است. نتایج حاصل از تحلیل‌های بیشتر این فرآیند، می‌تواند تأثیرات عمده‌ای بر درک چگونگی تشکیل مواد مذاب یا ماگما و سپس، رسیدن به فعالیت‌های آتشفشانی داشته باشد.

علاوه بر این، مطالعه‌ی اولیه نمونه‌ی سنگ‌ها، نتایجی را درباره‌ی واکنش مواد معدنی غنی در سنگ‌هایی از گوشته به نام «کانی الیوین» با آب شور دریا، ارائه می‌دهد. این فرآیند منجر به یک سری واکنش‌های شیمیایی می‌شود که هیدروژن و مولکول‌های دیگری را که تغذیه‌کننده‌ی حیات هستند، تولید می‌کند. دانشمندان معتقدند که این امر، ممکن است یکی از فرآیندهای کلیدی ظهور حیات روی زمین باشد.

سوزان کیو لانگ، زمین‌شناس از مؤسسه اقیانوس‌شناسی وودز هول و یکی از نویسندگان مطالعه، در بیانیه‌ای گفت: «سنگ‌های زمین اولیه، نسبت به سنگ‌های معمولی‌تری که امروزه قاره‌های ما را تشکیل می‌دهند، شباهت بیشتری به آن‌هایی دارند که در این مأموریت بازیابی کردیم.»

به گفته‌ی لانگ، تجزیه‌و‌تحلیل سنگ‌ها به دانشمندان دیدگاهی حیاتی از محیط‌های شیمیایی و فیزیکی ارائه می‌دهد که احتمالاً در اوایل تاریخ زمین وجود داشته‌اند و همچنین، ممکن است منبعی پایدار از سوخت و شرایط مطلوب را برای میزبانی از اولین اشکال حیات، در بازه‌های زمانی طولانی زمین‌شناسی، فراهم کرده باشند.

مطالعه در مجله ساینس منتشر شده است.