آهنگ زمین

درک زمین شناسی و دلایل اهمیت آن

مقدمه

چرا زمین شناسی؟

زمین شناسی زبانی است که زمین با آن صحبت می‌کند. همچنین یک فلسفه و شعر است که از طریق چرخه‌های تقریباً بی پایان انفجار، پیدایش و انقراض چشم اندازی به زمان – گذشته، حال و آینده – ارائه می‌دهد. بسیاری از خوانندگان ممکن است هرگز به زمین‌شناسی فکر نکرده باشند – شاید فراتر از نگاه کردن به یک صخره با شکل خاص یا یک منظره دراماتیک، شگفت زده باشند که چگونه این ویژگی به وجود آمده است – اما این میدان فراتر از سنگ‌ها و کانی‌ها به چشم‌اندازی گسترده تر از زمین گسترش می‌یابد.  وقایع صورت گرفته گسترده سیاره را نشان می‌دهد و از فرآیندهای در حال انجام، ارتباط متقابل همه سیستم‌ها و تاریخچه زندگی صحبت می‌کند. کتاب آهنگ زمین:درک زمین شناسی و دلایل اهمیت آن، معماری زمین را به گونه ای قابل درک و معنادار بررسی می‌کند.

از دیدگاه کنونی، چهره زمین ماندگار و ثابت به نظر می‌رسد – قاره‌ها در جای خود قرار دارند، رشته کوه‌ها برای همیشه سر برافراشته‌اند، و اقیانوس‌های وسیع قاره آمریکا را از اروپا و آفریقا و آسیا را از قاره آمریکا جدا می‌کنند. با این وجود، این تصویر به طور قابل توجهی با عکس‌های گذشته این سیاره متفاوت است. فرآیندهای روی زمین می‌توانند آهسته و پیوسته به نظر برسند، اما دگرگونی همیشه به تدریج رخ نمی‌دهد و طی زمان تغییراتی را در فوران‌های ناگهانی با عواقب وخیم نشان می‌دهد.

سیارکی به اندازه کوه اورست 66 میلیون سال پیش با زمین برخورد کرد و نه تنها چهره سیاره را به شدت تغییر داد، بلکه باعث انقراض دسته جمعی چندین گونه از جمله دایناسورهای غیر پرنده (غیر پرندگان) شد. که نزدیک به 200 میلیون سال بر این سیاره تسلط داشتند. اخیراً، در سال 2004، صفحات تکتونیکی در اقیانوس هند جابجا شدند و دیواری از آب را به جریان انداختند، یک سونامی که یک چهارم میلیون نفر را کشت. امروزه صفحات یخی و یخچال‌های طبیعی که صدها هزار سال پیش تشکیل شده اند در حال ذوب شدن هستند و ممکن است در آینده ناپدید شوند. اگر به این موضوع رسیدگی نشود، این امر منجر به افزایش سطح دریا، طغیان شهرهای ساحلی، شور شدن آب شیرین و تخریب مناطق کشاورزی، از جمله دلتاهای پست که غذای بخش قابل توجهی از جهان را تامین می‌کنند، خواهد شد.

نیروهای زمین شناسی بگونه ای نیستند که در دوران باستان رخ داده و اکنون به اتمام رسیده باشند. این فرآیندها امروز ادامه دارند و در آینده نیز ادامه خواهند داشت. فراموش کردن این واقعیت به دلیل تفاوت اساسی بین طول عمر انسان و زندگی زمین و زمان زمین شناسی است، اما چارچوب زمانی انسان یک توهم است. رشته زمین شناسی درکی منحصر به فرد از جهان ارائه می‌دهد که از چاه عمیق زمان زمین شناسی، طولانی ترین نمای سیاره ای، به 4.6 میلیارد سال قبل برمی گردد. این یک چشم انداز متمایز از حیات روی زمین و خود زمین ارائه می‌دهد. شرایط زمین شناسی مشهود امروزه تنها یک صفحه از یک کتاب بیش از 4 میلیارد صفحه را نشان می‌دهد – تعداد سال‌هایی که این سیاره وجود داشته است.

مطالعه زمین جایگاه خود را داشته و مدیون علوم نجوم، زیست شناسی، فیزیک و شیمی است. زمین شناسی علمی است که خود را به رویکرد روایی وامی دارد. مربیان علم زمین، مانند جف دودیک و شلومو آرگامون، بیان می‌کنند که علم زمین «علل غایی را بررسی می‌کند که اغلب در اعماق گذشته نهفته است و اثرات آن‌ها تنها پس از زنجیره‌های بسیار طولانی و پیچیده رویدادهای مداخله‌گر مشاهده می‌شود. ”

به عنوان یک رشته، زمین شناسی نسبتاً علمی جوان است که در طول انقلاب علمی در قرن هفدهم در جهان غرب کشف و رسمیت یافت. جوامع دیگر، به ویژه فرهنگ‌های بومی، از طریق استقرا (بر اساس مشاهدات) و استدلال، از نیروهای زمین شناسی و روش‌های کار با محیط، دانش عمیقی از زمین دارند. این اقدامات و درک باید مورد احترام قرار گیرد، اما در اینجا پوشش داده نمی‌شود.

دانش‌آموزان زمین‌شناسی من الهام بخش من برای نوشتن این کتاب هستند، و این کتاب را به آنها و دانش‌آموزان آینده، آنهایی که به مدرسه می‌روند و آن‌هایی که عاشق یادگیری هستند، تقدیم می‌کنم. سفر من با علاقه شدید به دنیای طبیعی آغاز شد و من را به مطالعه باستان شناسی و بعدها زمین شناسی سوق داد. پس از این کار به عنوان یک هیدرولوژیست و زمین شناس در سازمان زمین شناسی ایالات متحده، من یک زمین شناس حرفه ای دارای مجوز شدم و به عنوان حرفه دوم شروع به تدریس کردم. این مسیر باعث شد تا متوجه شوم که دانش‌آموزانم نیاز به پایه‌گذاری بیشتری در مبانی زمین‌شناسی و دلایل اهمیت زمین‌شناسی دارند، و به این ترتیب، این کتاب به وجود آمد. یکی از روش‌شناسی علم تاریخی و زمین‌شناسی، استفاده از زبان و داستان سرایی به‌عنوان راهی برای درک فرآیندها و جدول‌های زمانی زمین‌شناسی از طریق دریچه‌ای روایی است. وقتی با مردم درباره زمین شناسی صحبت می‌کنم، داستان‌هایی از زمین برایشان تعریف می‌کنم، و اغلب آنها به این فکر می‌کنند که حتی حیاط خلوت‌شان میلیون‌ها سال از زندگی‌نامه این سیاره را منعکس می‌کند. به همین ترتیب، وقتی در میان جنگل قدم می‌زنیم و با رخنمون‌هایی از لایه‌های سنگی مدفون درازمدت مواجه می‌شویم، اگر یاد بگیریم چگونه آنها را بخوانیم، واقعاً در طول اعصار زمان در ارتباط هستیم.

آهنگ زمین درفصل 1و با ردیابی کشف زمین شناسی از طریق زندگی تک تک دانشمندان در دوران عصر روشنگری اروپا و پس از آن آغاز می‌شود. برخی از خوانندگان ممکن است تعجب کنند، چرا با طلوع تولد سیاره شروع نکنیم؟ یکی از دلایل شروع این است که قرن‌ها طول کشید تا نسل‌ها از زمین شناسان داستان اعماق زمان و زندگی نامه زمین را درک کنند. و دیگری این که تشخیص نقش انسان‌ها در تفسیر و تأثیر بر سرنوشت زمین بسیار مهم است.

برخی از سؤالات مهم فصل اول عبارتند از: زمین شناسان چگونه سرنخ‌هایی را که مشاهده و کشف کردند تا بفهمند در طول زمان چه اتفاقی برای سیاره افتاده است؟ چگونه آنها آرایش قاره‌ها را در طول تاریخ طولانی زمین کنار هم قرار دادند؟ زمین شناسان با چه روش‌هایی شروع به درک فرآیندهایی کردند که منجر به شکل ظاهری سیاره امروزی شد؟ چگونه آنها اعصار، دوران‌ها و دوره‌های تاریخ زمین را متمایز کردند؟ بیوگرافی دانشمندان ارائه شده است تا تلاش عظیم و تفکر رویایی را که برای درک زمین به روش علمی رسمی انجام شده است، برجسته کند. بنابراین، داستان‌ها سابقه تاریخی را حفظ می‌کنند و بر قدرت زندگی فردی و همکاری بین کسانی که روی سؤالات مشابه کار می‌کنند تأکید می‌کنند.

سپس به تاریخچه و اصول سه مفهوم کلی در زمین شناسی می‌پردازیم: زمان زمین شناسی درفصل 3و4; جدیدترین اکتشافات، تکتونیک صفحه ای، درفصل 5و6; و تغییر در موجودات از طریق تکامل درفصل 7. این نظریه‌ها به طور جامع فرآیندهای زمین را توضیح می‌دهند. فصل‌های بعدی، 8 تا 11، مفاهیم مربوط به هر دوره زمین‌شناسی – سوپرائون پرکامبرین و عصر فانروزوئیک، متشکل از پالئوزوئیک، مزوزوئیک، و سنوزوئیک- را از زمان تولد زمین تا امروز توضیح می‌دهند. این فصل‌ها زندگی‌نامه زمین را مورد بحث قرار می‌دهند. سرانجام،فصل 12ایده‌های قبلی را جمع بندی می‌کند و تلاقی زمین شناسی و انسانیت، چگونگی تأثیر زمین بر زندگی، و چگونگی تأثیر حیات بر زمین را با تأکید بر تغییرات آب و هوا و فرآیندهای جهانی بررسی می‌کند. زمین‌شناسی می‌تواند راهی برای اندیشیدن در مورد سیاره و چالش‌های ایجاد شده توسط تغییرات عظیم در آب و هوا که بر تمام قسمت‌های زمین تأثیر می‌گذارد، فراهم کند.

ممکن است تصور شود که رویدادها در مقیاس زمانی زمین شناسی جدا از تجربه فردی انسان هستند. با این حال، زمین شناسی در همه جا وجود دارد. فرآیندهای آن همان خاک، آب و هوا را ایجاد می‌کند که حیات از آن سرچشمه می‌گیرد. شناخت زمین در سطوح مختلف ضروری است و در تعیین موقعیت و وسعت منابع طبیعی، احتمال تجربه خطرات زمین شناسی و طبیعی مرتبط با آن، و به نوبه خود، تأثیر انسانی بر این منابع بسیار مهم است. درک منشا و چرخه مواد معدنی اقتصادی می‌تواند به مدیریت بهتر، حفاظت بیشتر و استفاده پایدار از آن منابع منجر شود. بیشتر زلزله‌ها، سونامی‌ها و فوران‌های آتشفشانی نه به‌طور تصادفی، بلکه در ارتباط با لبه‌های صفحات لیتوسفری زمین، که می‌لغزند، برخورد می‌کنند، و گسل‌ها تشکیل می‌شوند و از طریق نیروهای زمین ساختی چین می‌خورند. فروچاله‌ها و فرونشست‌ها ، سیل، انتشار رادون، بهمن، رانش زمین – همه از طریق دریچه زمین شناسی قابل درک هستند. چنین دانشی می‌تواند بهترین انتخاب اموال تجاری یا مزرعه‌ای، محل زندگی، و محل قرار دادن یک بزرگراه یا سد را نشان دهد و به بسیاری از تصمیمات دیگر، از جمله آمادگی برای جلوگیری از بلایای طبیعی کمک کند. یادگیری در مورد فرآیندهای محلی، منطقه ای، ملی و جهانی روابط مردم را با کره زمین عمیق تر می‌کند.

علاوه بر این، سونامی تأثیرات تغییرات آب و هوایی مستقیماً به سمت انسان‌ها و سایر حیات روی زمین می‌رود. این چالش‌ها بر اساس ارزیابی‌های بین المللی، مستلزم عواقب شدیدی است که مستقیماً بر هر عنصری که از زندگی پشتیبانی می‌کند تأثیر می‌گذارد. چنین عواملی عبارتند از هوایی که همه ما تنفس می‌کنیم، آب تمیزی که همه زندگی به آن نیاز دارد، زمین‌های قابل کشت برای تامین غذا که تعداد فزاینده ای از مردم روی کره زمین را تغذیه می‌کند (نزدیک به 10 میلیارد نفر تا سال 2050، طبق گفته سازمان ملل). به طور خلاصه، وضعیت فعلی و آینده زندگی تحت تأثیر تغییرات آب و هوای فعلی و آینده و اقداماتی که مردم امروز انجام می‌دهند، بوده و خواهد بود.

زمین شناسی مسیری را برای پیمایش در این بحران آب و هوایی ارائه می‌دهد. زمین شناسان از طریق تجربیات به دست آمده، روایتی از سیاره در طول تاریخ طولانی زمین را بیان کرده‌اند. رویدادهای اقلیمی که در گذشته رخ داده اند در سنگ‌ها ثبت شده اند ، از جمله دوره‌های خشکسالی که مقدار دی اکسید کربن جو و سایر گازها افزایش می‌یابد، و دوره‌های یخچالی شدید زمانی که تقریباً کل سطح زمین یخ می‌زند. هر دو نوع رویداد، به ویژه اولی، نشان می‌دهند کدام گونه جان سالم به در برده و کدام نه گونه منقرض شده است. درس‌های زمین‌شناسی، از بسیاری جهات، به ماهیت اساسی بشر و بستری که حیات از آن سرچشمه می‌گیرد را آشکار می‌کند و چارچوب‌هایی را برای مدیریت تغییرات اقلیمی معاصر پیشنهاد می‌کند.

در هر حال، در میان صخره‌ها و تاریخ زمین، رازها و کلیدهای غلبه بر چالش‌های کنونی برای هر هوا، آب، خاک و حیات- که ناشی از نوسانات چرخه‌های جهانی به دلیل تغییرات آب و هوایی است، پنهان شده است. علاوه بر این، جهان ما، اگر نگوییم جهان، نه تنها چنین چرخه‌هایی را منعکس می‌کند، بلکه با آنها سازگار می‌شود: زمین می‌چرخد، و بنابراین خورشید طلوع و غروب می‌کند تا دوباره طلوع کند. آتشفشان‌ها فوران می‌کنند و بنابراین زمین ایجاد می‌شود و فروکش می‌کند تا دوباره به ماگما بازگردد. این چشم‌انداز چرخه‌ای، یا چیزی که در طول زمان زمین‌شناسی به عنوان ناپایداری نجومی یا سیاره‌ای از آن یاد می‌شود، می‌تواند یک رابطه جدید و عمیق‌تر با این سیاره ایجاد کند، که احتمالاً توجه، احترام و مراقبت دقیق‌تری را برای محیط مشترک ما ایجاد می‌کند.

آهنگ زمین از تشبیه ملودی و هارمونی برای توضیح و گسترش ارتباط متقابل حیات و زمین، در زمان حال و در طول زمان زمین‌شناسی استفاده می‌کند. شواهد اخیر نشان می‌دهد که این مقایسه ممکن است دارای یک زمینه فیزیکی در هارمونیک‌های زمین باشد که می‌توان آن را به عنوان “موسیقی کره” در نظر گرفت. مگنتوسفر این سیاره که در داخل زمین جامد ایجاد می‌شود، نه تنها موجودات موجود در سطح زمین را در برابر اشعه‌های مضر توسط میدان مغناطیسی محافظت می‌کند، بلکه به نظر می‌رسد که به عنوان یک ابزار موسیقی نیز عمل می‌کند.

دانشمندان کشف کردند که میدان مغناطیسی به هجوم پلاسما به زمین از منظومه شمسی با ارتعاشات، بسیار شبیه به یک طبل پاسخ می‌دهد. نه تنها مگنتوسفر به ارتعاشات پاسخ می‌دهد، بلکه جو زمین نیز دارای فرکانس‌های ارتعاشی به نام تشدید شومان است. این رزونانس‌ها در سال 1952 توسط فیزیکدان آلمانی وینفرید اتو شومان ارائه شد. با این حال، تا اواسط دهه 1960 دانشمندان توانستند این امواج رادیویی با فرکانس پایین را اندازه گیری کنند. دامنه امواج از سطح سیاره تا یونوسفر، 96 کیلومتر (60 مایل) است. برخی از محققان فرض می‌کنند که موجودات زنده به فرکانس‌ها پاسخ می‌دهند.

اتم‌های ما از گرد و غبار ستاره‌ای تشکیل شده‌اند، و همانطور که کارل سیگان، دانشمند مشهور سیاره‌شناسی می‌گوید، «نیتروژن موجود در DNA ما، کلسیم در دندان‌های ما، آهن در خون ما، کربن موجود در پای سیب‌های ما در فضای داخلی فروپاشی ستاره‌ها ایجاد شده‌اند. ما از ذرات ستاره ای ساخته شده ایم.» گرد و غبار ستاره ای خود سیاره را تشکیل می‌دهد، زیرا انباشته شدن مواد مذاب زمانی که زمین برای اولین بار در 4600 میلیون سال پیش شکل گرفت، به هم پیوست. بنابراین، بر اساس منشأ اتم‌ها و مولکول‌های ما، جوهر حیات در تاریخ‌های عمیق زمان نهفته است. سیاره زمین (شکلa) جزء جدایی ناپذیر زندگی، از جمله زندگی انسانها، بوده است، زیرا حیات در تعاملی پویا با بلایا و زمانهای آرامش همراه و جدایی ناپذیر از زمین بوده است، که همگیشکل ظاهری زمین و حیات امروزی را شکل داده است. آهنگ زمین داستان آن سفر است.