در هنگام مسافرت و یا رفتن به طبیعت و کوهنوردی، با کمی دقت در محیط اطراف خود ممکن است
با این پرسش ها مواجه شوید که آیا سطح زمین، از ابتدا به همین شکل بوده است یا اینکه در طول زمان
دچار تغییرات شده؟ گذشت زمان چگونه باعث ایجاد تغییرات در زمین شده است؟ چگونه می توان از
تغییرهای گذشتهٔ زمین مطلع شد؟ برای یافتن پاسخ این پرس شها، در این فصل به چگونگی تغییرات
زمین در گذر زمان می پردازیم.
فسیل
در علوم پنجم به اختصار با فسیل ها آشنا شدید و آموختید که جانداران در طول زمان دچار تغییرات شده اند و بعضی از آنها مانند دایناسورها از بین رفته اند و نسل آنها منقرض شده است.
از میلیون ها سال قبل، بخش های وسیعی از سطح زمین را آب پوشانده است و جانداران آبزی فراوانی
در آن زندگی می کنند. فرسایش سطح خشک یها و انتقال ذرات فرسایش یافته به داخل دریاها و ته نشین
شدن آنها به صورت لایه لایه، باعث تشکیل رسوبات می شود. هم زمان با رسو بگذاری این لایه ها،
اجساد موجوداتی که در آن محیط زندگی می کنند، در داخل رسوبات مذکور دفن می شوند.با گذشت
زمان رسوبات و موجودات مدفون در داخل آنها به سنگ های رسوبی فسیل دار تبدیل می شوند.
داشتن فسیل و لایه لایه بودن سن گهای رسوبی باعث اهمیت و کاربرد آنها در مطالعهٔ تاریخچهٔ زمین
شده است. بخش وسیعی از سطح زمین را سن گهای رسوبی پوشانده است.
فسی لها، آثار و بقایای اجساد جانداران قدیمی هستند که در بین مواد، رسوبات و سن گهای رسوبی
پوستهٔ زمین وجود دارند )شکل 2(. فسیل شناسان از آنها به عنوان شواهدی برای تفسیر و بازسازی
تاریخچهٔ زمین استفاده می کنند.
شرایط لازم برای تشکیل فسیل
مطالعهٔ فسیل ها نشان می دهد جاندارانی که دارای قسمت های سخت مانند استخوان، دندان و
صدف هایی با پوستهٔ آهکی و سیلیسی هستند، نسبت به جاندارانی که فاقد قسمت های سخت هستند،
بیشتر به فسیل تبدیل شده اند. افزون بر این، دورماندن جسد جاندار از فاسد شدن فوری نیز در تشکیل
فسیل اهمیت زیادی دارد. یعنی برای فسیل شدن جانداران، باید آنها در محلی قرار گیرند که تحت تأثیر
عواملی مانند اکسیژن هوا، آب، گرما، باکتری ها و موجودات زندهٔ دیگر قرار نگیرند. مسلماً شرایط
فسیل شدن برای همهٔ جاندارانی که در گذشته می زیست هاند، مهیا نبوده است. ب ههمین دلیل اجساد
تعداد کمی از آنها به فسیل تبدیل شد ه است و بقیه، قبل از فسیل شدن توسط عوامل تجزیه کننده، از
بین رفته اند.
شرایط لازم برای تشکیل فسیل در همهٔ محیط ها وجود ندارد. این شرایط در محیط های دریایی
مناسب تر از محیط های خشکی بوده، به همین دلیل بیشتر فسیل ها در اقیانوس ها و دریاها تشکیل
شده اند؛ اما برخی فسیل ها در محیط های غیردریایی، مانند یخچال های طبیعی، خاکستر های آتشفشانی
)شکل 3 الف(، صمغ گیاهان، موادنفتی، دریاچه ها، مرداب ها، باتلاق ها و معادن نمک تشکیل شده اند
)شکل 3 ب(.
راه های تشکیل فسیل
فسیل ها به شیوه های متفاوت تشکیل می شوند. گاهی اوقات پس از مرگ موجود زنده، قسمت های
نرم جسد توسط عوامل تجزیه کننده از بین می روند، اما قسمت های سخت و مقاوم بدن، مانند فلس و
استخوان )شکل 4 الف( و صدف ) شکل 4 ب( در برابر عوامل فساد مدت زمان بیشتری مقاومت
می کنند و قبل از آنکه از بین بروند توسط رسوبات پوشیده شده و به فسیل تبدیل می شوند.
در برخی موارد بدن جانداران، پس از مرگ در محیطی دور از دسترس عوامل تجزیه کننده قرار
می گیرند و به طور کامل به فسیل تبدیل می شوند. در این صورت حتی قسمت های نرم بدن نیز فسیل
می شوند. مانند فسیل حشره هایی که به طور کامل در داخل صمغ گیاهان حفظ شده اند )شکل 5 الف(
و فسیل ماموت های داخل یخچال های طبیعی)شکل 5 ب(.
اگر قسمت های سخت بدن جانداران در داخل رسوبات مدفون شوند، هنگام نفوذ آب های زیرزمینی
به داخل این رسوبات، هم زمان با حل شدن بخش هایی از جسد جاندار در آب، مولکول هایی از مواد
معدنی موجود در آب زیرزمینی، جایگزین آن می شود. به این ترتیب پس از مدتی جسد جاندار کامل
حل می شود و جای آن را موادمعدنی موجود در آب می گیرد. یعنی بدون اینکه تغییری در شکل ظاهری
قسمت های سخت جاندار داده شود، ترکیب شیمیایی مواد تشکیل دهندهٔ آن عوض می شود. مواد
معدنی جانشی نشده معمولاً از ترکیبات سیلیسی و آهکی است )شکل 6 الف و ب(.
گاهی آثار باقیمانده از فعالیت های زیستی جاندار مانند شواهدی از راه رفتن )شکل 7( خزیدن،
استراحت کردن و… به فسیل تبدیل می شود.
اگر فقط آثار و شکل برجستگ یها و اجزای سطح خارجی صدف یا اسکلت جاندار در رسوبات برجای
بماند و به فسیل تبدیل شود، قالب خارجی تشکیل می شود)شکل 8(. در صورتی که مواد و رسوبات
نرم به داخل صدف یا اسکلت جاندار نفوذ کند و آثار سطح داخلی بدن جاندار در رسوبات ثبت و سپس
سخت شود، قالب داخلی به وجود می آید.
کاربرد فسیل ها
در اخبار شنید هاید که هر وقت یک سانحهٔ هوایی اتفاق می افتد، کارشناسان برای بررسی علل سانحه
سراغ جعبه سیاه هواپیما م یروند. آیا م یدانید جعبه سیاه هواپیما چیست و چه کاربرد هایی دارد؟
فسی لها در بررسی حوادث زمی نشناسی، همانند جعبه سیاه هواپیما، اطلاعاتی از گذشته در اختیار
زمین شناسان قرار می دهند. البته همهٔ فسیل ها برای بررسی حوادث گذشته مناسب نیستند؛ بلکه فقط
برخی از فسیل ها که فسیل راهنما نامیده می شوند، برای این کار مناسب اند.فسیل های راهنما دارای
ویژگی های خاصی اند؛ به همین دلیل فسیل شناسان برای آنها ارزش زیادی قائل اند.این فسیل ها در
همه جا پیدا می شوند و تشخیص آنها آسان است. نمونه های موجود آن فراوان است و متعلق به
جانداران ساده است، نه پیچیده .
سوخت های فسیلی با گذشت زمان طولانی از بقایای جانداران تشکیل می شوند. زمین شناسان برای
شناسایی و اکتشاف ذخایر زغال سنگ، نفت و گاز از فسیل جانداران مختلف استفاده م یکنند.
آنها ابتدا با استفاده از تصاویر ماهواره ای، عکس های هوایی و شواهد زمین شناسی در سطح زمین،
محل های مستعد وجود ذخایر سوخت های فسیلی را تعیین می کنند. سپس با استفاده از امواج لرزه ای
و دیگر روش های دورسنجی احتمال وجود ذخایر را بررسی می کنند )شکل 9(. در صورت تأیید اولیه،
جهت اطمینان از کیفیت و کمیت ذخایر مذکور با حفر چاه های اکتشافی )شکل 10 ( و نمونه برداری
از لایه های سنگی اعماق زمین، به مطالعهٔ فسیل های ذره بینی )شکل 11 ( موجود در نمونه های برداشت
شده می پردازند. از این طریق احتمال وجود ذخایر نفت و گاز را بررسی و مطالعه می کنند.
یکی دیگر از کاربرد فسیل ها این است که زمی نشناسان با مطالعهٔ فسیل ها، جابه جایی قاره ها را اثبات
کردند. آنها با توجه به تشابه فسیل های موجود در سنگ های حاشیهٔ غربی آفریقا و حاشیهٔ شرقی
آمریکای جنوبی اثبات کردند که در ابتدا این دو قاره به هم چسبیده بودند )شکل 12 (؛ اما به علت حرکت
ورقه های سنگ کره، آن دو قاره از هم دور شده اند.
فسی لشناسان از فسی لهای راهنما برای تعیین سن لایه های تشکیل دهندهٔ پوسته زمین استفاده م یکنند.
فسیل های راهنما دارای محدوده سنی مشخصی هستند. به عنوان مثال اگر فسیل دایناسوری مربوط
به 120 میلیون سال قبل باشد، سنگ های دربرگیرندهٔ آن نیز سنی در همین حدود دارند. بنابراین با
استفاده از فسیل های راهنما می توان سن آنها را تخمین زد. البته دانشمندان در تعیین سن لایه های
سنگی به موارد زیر توجه دارند:
1( در توالی لای ههای رسوبی، هر لایه از لایهٔ بالایی خود قدیمی تر و از لایهٔ پایینی خود جدید تر است
)شکل 13 (. البته به شرط اینکه لای ههای رسوبی وارونه نشده باشند.
2( لایه های رسوبی هنگام تشکیل به صورت تقریباً افقی ته نشین می شوند؛ بنابراین اگر از حالت افقی
خارج شد ه باشند، بیانگر تغییرات در مراحل بعد از رسوب گذاری است.
فرایندهای طبیعی که امروزه موجب تغییراتی در سطح یا درون زمین م یگردند، در گذشته نیز به همین
صورت عمل کرده اند؛ بنابراین با مطالعه و شناخت آنها در حال حاضر، م یتوان این سازوکار و شرایط را
حال کلیدی برای « به گذشته تعمیم داد و شرایط گذشتهٔ زمین را بازسازی و تفسیر کرد. به عبارت دیگر
.» گذشته است
از برخی فسی لها برای تعیین نوع آب وهوای گذشتهٔ زمین و عمق حوض ههای دریایی استفاده می شود.
به عنوان مثال وجود ذخایر زغا لسنگ در یک منطقه، بیانگر وجود جنگل و آب وهوای گرم و مرطوب
در گذشتهٔ آن منطقه است؛ بنابراین با استفاده از فسیل برخی جانداران می توان شرایط آب و هوایی
گذشته را مورد مطالعه قرار داد.
دانشمندان با استفاده از فسیل ها نظم حاکم بر خلقت را کشف کردند. آنها دریافتند خداوند در آفرینش
جهان، ابتدا جانداران اولیه را با ساختمان بدنی ساده و در ادامه موجودات بعدی را با ساختمان بدنی
پیچیده تر آفریده است.