دانشمندان تأیید کرده‌اند که قطعه‌ای از سنگ گنیس (Gneiss) در میشیگان به عنوان قدیمی‌ترین سنگ در ایالات متحده شناخته می‌شود. این سنگ حاوی بلورهای زیرکن (zircon crystals) است که حدود ۳.۸۲ میلیارد سال پیش شکل گرفته‌اند و آن را جلوتر از رقبایی قرار می‌دهد که مدت‌ها این عنوان را در اختیار داشتند.
زمانی گمان می‌کردیم که مینه‌سوتا این افتخار را دارد، اما داده‌های تازه جهت‌گیری متفاوتی را نشان می‌دهند. کارول فراست (Carol Frost) از دانشگاه وایومینگ این یافته‌ها را با تیمی که نمونه‌های سنگی را با استفاده از ابزارهای پیشرفته زمین‌گاه‌شناسی (geochronology) آزمایش کردند، اعلام نمود.
سنگ‌ها و زیرکن
برای سال‌ها، گنیس مورتون (Morton Gneiss) به عنوان قدیمی‌ترین سنگ شناخته شده کشور تحسین می‌شد. اطلاعات جدید نشان می‌دهد که این سنگ در جایگاه دوم قرار دارد.
زمین‌شناسان بر این باورند که اندازه‌گیری‌های قبلی فاقد دقت کنونی بوده‌اند. روش‌های پیشرفته درک ما از این سازندها را دگرگون کرده است.
کارشناسان برای تعیین سن سنگ‌های دگرگونی (metamorphic rocks) به کانی‌های مقاوم متکی هستند. زیرکن به دلیل داشتن عناصر رادیواکتیو که در دوره‌های طولانی رفتاری قابل پیش‌بینی دارند، برجسته است.
دانشمندان بر نسبت این عناصر تمرکز می‌کنند تا مدت زمانی را که از شکل‌گیری بلور گذشته است تخمین بزنند. این به ما نگاهی به رویدادهایی که میلیاردها سال پیش رخ داده‌اند می‌دهد.
از کف جنگل تا آزمایشگاه
شبه‌جزیره بالایی میشیگان ممکن است در نگاه اول معمولی به نظر نرسد، اما برخی نقاط سازه‌های بسیار باستانی را در خود پنهان کرده‌اند. محققان با دقت مواد را از این مکان‌ها استخراج کردند تا آن‌ها را زیر میکروسکوپ‌های پیشرفته تجزیه و تحلیل کنند.
آن‌ها از یافتن سیگنال‌هایی که به منشأ بسیار قدیمی اشاره می‌کردند، شگفت‌زده شدند. این سیگنال‌ها این دیدگاه را تقویت می‌کنند که بخش‌هایی از قاره ما زودتر از آنچه قبلاً تصور می‌کردیم شکل گرفته‌اند.
چرا این کشف مهم است
مطالعاتی مانند این ما را وادار می‌کنند که نحوه رشد قاره‌مان در طول زمان را بازنگری کنیم. زمین‌گاه‌شناسی (Geochronology)، با کمک عناصر رادیواکتیو حفظ شده در سنگ‌های حاوی زیرکن، به ما کمک می‌کند ببینیم پوسته زمین چگونه بلوغ یافته است.
برخی محققان به جستجوی سازندهای حتی قدیمی‌تر ادامه می‌دهند که ممکن است در زیر لایه‌های رسوب پنهان باشند. آن‌ها گمان می‌کنند قطعات پنهانی وجود دارند که قدمت آن‌ها به زمین اولیه باز می‌گردد.
کارول فراست فریاد زد: "خب، سن سنگ چقدر است؟ منظورم این است که این سؤال واقعاً چه معنایی دارد؟" زمین‌شناسان موافقند که تعریف سن یک سنگ می‌تواند مبهم باشد. یک سازند منفرد ممکن است میزبان کانی‌هایی باشد که در فواصل زمانی متمایز شکل گرفته‌اند.
زیرکن، سنگ‌ها و تکتونیک صفحه‌ای
برخی از زمین‌های قدیمی شواهدی از تکتونیک صفحه‌ای (plate tectonics)، یعنی جابه‌جایی پوسته زمین که می‌تواند کوه‌ها و اقیانوس‌ها را ایجاد کند، ثبت کرده‌اند.
لایه‌های سنگی اغلب لحظات برخورد یا جدا شدن را نشان می‌دهند و سرنخ‌هایی درباره نحوه تغییر مناظر در طول اعصار بی‌شمار به ما می‌دهند.
تحلیلگران بافت‌های میکروسکوپی در این سنگ‌ها را بررسی می‌کنند تا چگونگی تغییر شکل آن‌ها در اثر فشار و حرارت را ردیابی کنند.
با کنار هم قرار دادن چنین جزئیاتی، آن‌ها می‌توانند داستان‌هایی از برخوردهای باستانی که کل بخش‌هایی از قاره را مدت‌ها قبل از پیدایش حیات شکل دادند، بازسازی کنند.
پنجره‌هایی به شرایط اولیه
سازندهای سنگی باستانی همچنین می‌توانند حاوی سرنخ‌هایی درباره اتمسفر و دماهایی باشند که در زمان شکل‌گیری اولیه آن‌ها حاکم بوده است.
لایه‌های کانی‌ها گاهی اوقات نشان می‌دهند که سطح اکسیژن چه زمانی افزایش یافته یا فعالیت آتشفشانی چه زمانی شدیدتر از امروز بوده است.
دانشمندان امضاهای شیمیایی محبوس شده در لایه‌های قدیمی‌تر را آزمایش می‌کنند تا ببینند آیا آن‌ها با پیش‌بینی‌ها درباره دوره‌های تشکیل‌دهنده زمین مطابقت دارند یا خیر.
آثاری از حیات باستانی ممکن است در این نمونه‌ها ظاهر شود و سرنخ‌هایی درباره زمان و مکانی که جانداران موفق به وجود آمدند، به ما بدهد.
ارتباط با منابع
منابع طبیعی گاهی اوقات در مناطقی با سابقه زمین‌شناسی طولانی متمرکز می‌شوند.
فلزاتی مانند طلا یا مس می‌توانند در مناطقی که در طول میلیاردها سال ذوب و سرد شدن مکرر را تجربه کرده‌اند، انباشته شوند و رسوبات با ارزش اقتصادی عمیق در پوسته بر جای بگذارند.
محققان از داده‌های سنگ‌های باستانی برای هدایت اکتشافات و درک فرآیندهایی که عناصر کلیدی را متمرکز می‌کنند استفاده می‌کنند.
بنابراین، مطالعه این سازندهای باستانی کاربردهای عملی دارد و بر نحوه برنامه‌ریزی صنایع برای استخراج‌های آینده و حفظ شیوه‌های پایدار تأثیر می‌گذارد.
چه در پیش است
جهش‌های تکنولوژیکی در روش‌های تاریخ‌گذاری می‌توانند به تعیین دقیق‌تر مراحل حیاتی در تکامل زمین کمک کنند.
ابزارهایی که تغییرات دقیقه در ایزوتوپ‌ها را تشخیص می‌دهند، به زمین‌شناسان اجازه می‌دهند تا نظریه‌ها در مورد سرعت شکل‌گیری قاره‌ها و نحوه تعامل آن‌ها را تأیید یا به چالش بکشند.
یافته‌های حاصل از واحدهای سنگی قدیمی‌تر می‌توانند پیامدهایی برای محیط زیست در حال تغییر امروز داشته باشند.
سوابق باستانی فوران‌های آتشفشانی یا تغییرات آب‌وهوایی چشم‌اندازی را در مورد فرآیندهایی ارائه می‌دهند که همچنان بر ما تأثیر می‌گذارند، و اثبات می‌کنند که حال عمیقاً با گذشته دور گره خورده است.
زمین باستانی در سنگ‌های زیرکن دیده می‌شود
مطالعه این آثار باستانی ممکن است به ما کمک کند تا بفهمیم پوسته اولیه چه زمانی تثبیت شده است. آن دوره، خشکی‌هایی را که اکنون روی آن‌ها زندگی می‌کنیم، شکل داد.
برخی متخصصان معتقدند حتی سنگ‌های قدیمی‌تری نیز در زیر سطح وجود دارند. تحقیقات آتی ممکن است آنچه را که درباره آغاز آمریکای شمالی می‌دانیم بازنویسی کند.
محققان در سراسر کشور برای کشف اسرار حتی عمیق‌تری از گذشته سیاره ما انگیزه دارند. ممکن است فناوری جدید روزی مناطقی را آشکار کند که قدیمی‌تر از هر چیزی هستند که تاکنون شناسایی کرده‌ایم.
هر کسی که به دگرگونی‌های زمین علاقه‌مند است، می‌تواند هر کشفی را که ما را به یک عصر دیگر باز می‌گرداند، جشن بگیرد. این قطعات سنگی داستان‌هایی را در خود دارند درباره عصری که صحنه را برای حیات آن‌گونه که می‌شناسیم، مهیا کرد.
این مطالعه در نشریه GSA Today منتشر شده است.