داستان یک انقراض

[V E S T A]

قسمت اول

بیگ بنگ: در تاریخ زمین، پنج انقراض عمده وجود داشته است که انقراض در مرز کرتاسه-ترشیاری (KT) یکی از مهمترین آنها است. البته بزرگترین انقراض نبوده و صرفاً به خاطر اینکه پایان پادشاهی رکس و سایر دایناسورها است، مشهور شد.

داستان زمین در سنگ‌های رسوبی‌اش نوشته شده است. این تغییرات کاملاً تدریجی هستند، انواع فسیل‌هایی که در لایه‌های رسوبی یافت می‌شوند، معمولاً فقط تفاوت کمی با لایه‌های زیرین دارند. ولی باقیمانده‌ی فسیل جاهایی وجود دارد که تغییرات در آن بسیار ناگهانی است. یکی از جهش‌های بسیار غیر عادی در این تاریخ، در مرز بین دوره‌ی (KT) است که در شصت و پنج میلیون سال پیش اتفاق افتاده. فسیل‌هایی که در تخته‌سنگ‌های رسوبی در پایان دوره‌ی کرتاسه یافت‌ شده‌اند، با آن‌هایی که متعلق به فقط کمی بعد، در دوره‌ی ترشیاری، به طور ناگهانی ناپدپد گردیدند.

از جمله پوسته‌های پیچ‌دار صدف‌ها، که در اقیانوس‌های روی زمین صدها میلیون‌ سال پیش به وجود آمدند، به هیچ وجه در لایه‌های تخته‌سنگ‌های آغازی ترشیاری حضور ندارند. بسیار گونه‌های دیگری از موجودات دریایی از باقیمانده‌ی فسیلی ناپدید شده‌اند. دسته‌ی گسترده‌ای از درختان و گیاهان و پرندگان و نیز دایناسورها، پادشاهان مسلم صد و شصت میلیون ساله‌ی زمین، از تاریخ محو گردیده‌اند. حال به بررسی انقراض تی‌-رکس خواهیم پرداخت.

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] ([ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ])

مدارک قابل بحثی در این مورد وجود ندارد. فقط کمی از قسمت‌های بدنش، بیشتر از ده میلیون سال قدمت دارد. فسیل‌های تی‌-رکس از رسوبات کرتاسه به دست آمده و هیچ فسیلی متعلق به رسوبات ترشیاری در دست نیست. اما مدارکی برای گفتن اینکه آیا جنایتی آنی رخ داده یا طی یک دوره‌ی میلیون ساله، آخرین رسوبات در دوره‌ی کرتاسه و اولین رسوبات دوره‌ی ترشیاری تشکیل شده‌اند، وجود ندارد.

تا اواخر دهه‌ی ۱۹۷۰، دیدگاه بسیاری از زمین‌شناسان، «« هم‌ریختی»» قراردادی بود. مبنی بر اینکه تمام تغییرات زمین‌شناسی به تدریج اتفاق افتاده است. انقراض KT ممکن است اتفاقی در نگاشت فسیلی به نظر برسد، ولی احتمالاً این حادثه در بیشتر از یک دوره‌ی چندین میلیون ساله به عنوان نتیجه‌‌ای از تغییرات آب و هوا یا تغییری در سطح دریا روی داده است.

در پایان این دهه، یک زمین‌شناس جوان آمریکایی، «« والتر آلوارز»» به این فکر افتاد که شاید دیدگاه قراردادی اشتباه باشد. آلوارز مشغول مطالعه‌ی کتاب تاریخ معتبری بود. سنگ آهک ««اسکاگلیاروسا»» خارج از شهر کوچک قرون وسطایی گابیو در ایتالیا وجود دارد. گابیو در رشته‌ کوه‌های آلپ واقع شده و سنگ آهک سرخ زیبایی روی سراشیبی دره‌های خارج شهر یافت می‌شود. این سنگ آهک میلیون‌ها سال پیش در اعماق اقیانوس قرار داشت. این سنگ، در کف اقیانوس با رسوب آهسته‌ی رگه‌‌های کلسیت‌های معدنی خارج از آب دریا به وجود می‌آمد و بعدها در پوسته‌ی زمین به کوه تبدیل می‌گردید.

بسترهای سنگ آهکی ۴۰۰ متر ضخامت دارد و بدین ترتیب مدرک پیوسته‌ای از تاریخ زندگی بر زمین که طی صدها میلیون سال پوشیده است، شکل گرفته است. سنگ آهک زیر دریا شکل گرفته بود و بنابراین فسیل‌هایی که در بر داشت، فسیل موجودات ««ریشه‌پای»» هستند. این موجودات جانداران شناور کوچکی هستند که وقتی می‌میرند، به اعماق اقیانوس فرو می‌روند و در تخته سنگ آهکی به هم می‌پیوندند. آنها مشکلات تی‌-رکس را نداشتند. هر قطعه‌ی کوچک از سنگ آهک می‌تواند شامل صدها نوع مختلف از فسیل موجودات ریزپای باشد.

آلوارز توضیح می‌دهد که در حالیکه مشغول استخراج یک تحقیق علمی مهم اما روزمره یعنی مطالعه درباره‌ی خواص مغناطیسی سنگ آهک اسکاگلیاروسا بود، به این فکر می‌کرد که چرا دایناسورها منقرض شده‌اند. زمانی که او در سنگ آهک به مرز KT نگریست، کشف کرد که برخی از قطعه‌های بزرگ موجودات ریشه‌پای درست روی رگه‌های لایه‌های دوره‌ی کرتاسه یافت می‌شود ولی به هیچ وجه در لایه‌های دوره‌ی ترشیاری وجود ندارند. او به این نتیجه رسید که این حادثه واقعاً شبیه به یک انقراض ناگهانی بوده است.

تکه‌های قابل دسترس تاریخ توسط استخوان‌های دایناسورها، امکان دارد با یک انقراض تدریجی بیشتر از میلیون‌ها سال سازگار باشد ولی تغییر ناگهانی در فسیل موجودات ریز ریشه‌پا طوری به نظر می‌رسد که گویی اتفاقی ناگهانی رخ داده است. آلوارز همچنین یادآور شد که بین آخرین لایه‌های سنگ آهک کرتاسه و اولین لایه‌های سنگ آهک ترشیاری یک لایه خاک رس وجود دارد. در حدود یک سانتی‌متر ضخامت که به هیچ وجه دارای هیچ نوع فسیلی نیست. او از خود پرسید آیا هیچ راهی برای تخمین اینکه چقدر طول کشیده تا این لایه خاک رس رسوب کند، وجود دارد؟

در مورد این نکته تقریباً سایر زمین‌شناسان نیز با ناامیدی گیر افتاده بودند. هر چند پدر والتر، لوییس، یک فیزیک‌دان بود، اما خود را محدود به مطالعات فیزیکی نمی‌کرد (او برنده‌ی جایزه‌ی نوبل سال ۱۹۶۸ بود) و علایقی خارج از زمینه‌ی فیزیک داشت. والتر آلوارز در مورد انقراض KT و لایه‌ی خاک رس با پدرش صحبت کرد. لوویس بعد از چند آغاز اشتباه، نظریه‌ی غبار شهاب‌سنگ‌ها را مطرح کرد.

صرف نظر از شهاب‌سنگ‌های بزرگ، زمین به طور مداوم توسط خرده‌ سنگ‌های فضایی بمباران می‌شود. این نم‌نم باریدن غبار از فضا، که به آهستگی روی سطح زمین انباشته می‌شود، یک نوع ساعت به وجود آورده‌ است. آلوارز پی برد که اگر بتواند روشی برای اندازه‌گیری مقدار گرد و غبار شهاب‌سنگ‌ در لایه‌ خاک رس کشف کند، می‌تواند مدت زمانی که طول کشیده خاک رس ته‌نشین شود را بیابد.


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] ([ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ])


Luis and Walter Alvarez (L-R) at the K-T Boundary in Gubbio, Italy 1981
اگر این ته‌نشینی به آهستگی باشد، خاک رس شامل مقدار زیادی گرد و غبار خواهد بود و اگر با سرعت انجام شود، این لایه به هیچ وجه حاوی چیزی نخواهد بود. خوشبختانه او قبلاً این روش را یافته بود. بعضی از عناصر شیمیایی وجود دارند که به ندرت در تخته‌سنگ‌های زمین یافت می‌شوند ولی در شهاب‌سنگ‌ها و سیارک‌ها نسبتا متداول هستند. یکی از این عناصر ایریدیم است.

با اندازه‌گیری مقدار ایریدیم در لایه‌ی خاک رس، این امکان وجود دارد که مقدار گرد و غبار شهاب‌سنگی را که دارا می‌باشد، تخمین زد. آلوارز محاسبه کرد که اگر لایه‌ی خاک رس بیشتر از هزاران سال رسوب کرده باشد، حدوداًً یک اتم در هر ده میلیارد اتم، ایریدیم خواهد بود. در صورتی که اگر لایه‌ی خاک رس به طور ناگهانی ته‌نشین شده باشد، به هیچ وجه هیچ اتم ایریدیمی وجود نخواهد داشت.

البته بیرون کشیدن یک اتم از میان ده میلیارد اتم بسیار دشوار است. اما آلوارز کسی را می‌شناخت که روش اندازه‌گیری مقادیر کوچک را یافته بود. خوشبختانه این مرد، فرانک آسارو، در دانشگاهی کار می‌کرد که والتر آلوارز و پدرش آنجا بودند، یعنی دانشگاه برکلی. والتر آلوارز چند نمونه از خاک رس را به فرانک آسارو داد و این انتظار برای چند ماه به طول انجامید.

بعد از تقریباً ده ماه، والتر آلوارز با پدرش مکالمه‌ای تلفنی داشت: فرانک آسارو تحلیل‌هایش را کامل کرده بود و البته برخی مطالب اشتباه بودند. بعد از روش‌های تجربه‌شده، پس از بررسی مجدد و البته دقیق‌تر دریافت که مقدار ایریدیم لایه‌ی خاک رس خیلی بیشتر از مقدار مورد انتظار بود. به ازای هر ده میلیارد اتم، نود اتم ایریدیم وجود داشت، درست نود برابر مقدار انتظار، حتی اگر لایه‌ی خاک رس بیشتر از چند هزار سال پیش تشکیل شده بود.

چه چیز می‌توانست چنین نتیجه‌ی شگفت‌آوری را توضیح دهد؟

ادامه‌ دارد …

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

[V E S T A]

قسمت دوم

بیگ بنگ: اولین نظرها این بود که انقراض KT به دلیل تابش‌های انفجاری ستاره‌ای یک ابرنواختر در مجاورت آن رخ داده است. ولی اندازه‌گیری‌ سایر عناصر در خاک رس، که اگر نظریه‌ی ابرنواختر درست می‌بود، باید وجود می‌داشتند، سریع آن را رد کرد. سپس آنها نظریه‌ی ذیل را مطرح کردند:

فرض کنید که شصت و پنج میلیون سال پیش یک ستاره‌ی دنباله‌دار کوچک یا سیارک، با اندازه‌ای در حدود ۱۰ کیلومتر به زمین برخورد کرده است. اگرچه ۱۰ کیلومتر چندان بزرگ به نظر نمی‌رسد، گرمای تولید شده به واسطه‌ی چنین برخوردی معادل یکصد میلیون بمب هیدروژنی خواهد بود و برای کشتن هم موجود زنده‌ای که در محدوده‌ی صدها کیلومتر از نقطه‌ی اصابت زندگی می‌کرد، کافی بوده است.

برخورد قطعات متلاشی‌شده، سنگ و گرد و خاک را به جو زمین پرتاب کرد. این واقعه جلوی رسیدن نور خورشید را گرفت و برای ماه‌های طولانی سطح زمین سرد و تاریک شد. بنیان زندگی روی زمین فتوسنتز است. در ماه‌های تاریک بعد از برخورد، فرآیند فتوسنتز به طور کامل متوقف شده بود. گونه‌های آسیب‌پذیر وابسته به غذا از گرسنگی مردند. بعد از چند ماه گرد و غبار فرو نشست و نور برگشت. در نتیجه گازهای گلخانه‌ای آزاد شده به واسطه‌ی برخورد، گرما را جایگزین سرما کردند. بسیاری از گونه‌هایی که از آن شب طولانی جان سالم به در برده بوند، پس از این واقعه مردند. آخرین مرحله، باران اسیدی بود که پیامد دیگر گرمای حاصل از برخورد بود. سرما، مردن از گرسنگی، گرما و باریدن اسید از آسمان نقش عمده‌ای در انقراض بزرگ داشته‌اند.

ولی آیا تمام این حوادث اتفاق افتاده است؟ این تنها نظریه‌ای بود که «گروه برکلی» توانست برای توضیح انقراض KT و لایه‌ی خاک رس سرشار از ایریدیم بیابد. وقتی گرد و غبار روی زمین فرو نشست، طبیعتاً لایه‌ی ضخیمی در مرز بین رسوب کرتاسه‌ای و ترشیاری تشکیل شد. این لایه سرشار از ایریدیم است. چون مقداری از گرد و خاک پرتاب شده به اتمسفر خودش از یک سیارک آمده است.


[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] ([ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ])



(گروه برکلی در مقاله‌شان در مجله ساینس، ابعاد سیارک را با استفاده از چهار روش مختلف تخمین زده بودند. همه‌ی آنها پاسخ مشابهی داده بودند. برای مثال یک روش، تخمین مقدار ایریدیم موجود در لایه‌ی خاک رس بود. لایه‌ی خاک رس را می‌توان روی سطح زمین در مکان‌هایی که قدمت سنگ‌ها قابل تخمین است، یافت. این موضوع به طور معقولانه‌ای، ولو غیر دقیق، تخمین مقدار کل ایریدیم در خاک رس را ساده می‌کند. فرض اینکه تمام این ایریدیم از سیارک آمده و با اطلاع از اینکه درصد ایریدیم در سیارک‌ها و شهاب‌سنگ‌ها یکسان بوده است، گروه برکلی را قادر به تخمین مقدار جرم سیارک و قطر تقریبی‌اش کرده بود.)

آنها این نظر را در قالب یک مقاله در مجله‌ی بین‌المللی علوم به سال ۱۹۸۰ مطرح کردند. با این حال این نظریه بلافاصله به طور جهانی پذیرفته نشد. چون گروه برکلی نتوانست به یک سؤال ساده پاسخ دهد: حفره‌ی حاصل از انفجار برخورد ستاره‌ی دنباله‌دار در کجا به وجود آمده است؟ سیارکی در اندازه‌های ۱۰ کیلومتر، دهانه‌ای با ۴۰ کیلومتر عمق و قطری بین ۱۵۰ تا ۲۰۰ کیلومتر ایجاد می‌کند.

ولی هیچ دهانه‌ای به این بزرگی روی سطح زمین وجود نداشت. این موضوع موجب رد نظریه نمی‌شد، زیرا روش‌هایی وجود داشت که چنین گودالی را مخفی کرده باشد. امکان داشت برخورد در اقیانوس وجود داشته باشد و این امکان وجود داشت که در اوایل دهه‌ی ۱۹۸۰ دهانه‌ای با این ابعاد در قسمتی جستجو نشده از کف اقیانوس وجود داشته باشد. همچنین ممکن است که زمین خودش دهانه‌ را پنهان کرده باشد. یعنی حرکت صفحات زمین. این احتمال وجود داشت که برخورد روی صفحه ای که بعداً نابود شده است، اتفاق افتاده باشد. همچنین ممکن بود در طول شصت و پنج میلیون سال پس از برخورد، دهانه به تدریج به وسیله‌ی رسوبات پنهان شده باشد. با این وجود اگرچه این موضوع نظریه را رد نمی‌کرد، غیبت دهانه‌، نقطه‌ی ضعف واضحی بود.

به مدت تقریباً یک دهه، زمین‌شناسان تمام سطح زمین را جهت یافتن یک دهانه‌ی بزرگ متعلق به شصت و پنج میلیون سال پیش جستجو کردند. در انتهای دهه‌ی ۱۹۸۰، آنها به این موضوع مشکوک شدند که شاید این برخورد نه در اقیانوس، بلکه روی خشکی رخ داده باشد. در مکان‌هایی از آمریکای شمالی لایه‌ی خارک رس KT حاوی خرده‌های کوارتزی با ساختار غیر معمول یافت شد که گویی به موجب ضربه‌ی شدید یک موج به وجود آمده بودند.

ولی علی‌رغم وجود کوارتز به شکل توده و ایریدیم، بسیاری از دانشمندان هنوز با نظریه‌ی برخورد موافق نبودند و در طول این دهه هر کنفرانس آکادمیک در مورد انقراض KT، صحنه‌ی بحث‌های شدیدی بین معتقدان و شکاکان به این نظریه بود. پاسخ آخر که در دنیای مؤدب علم قرار نداشت، بلکه در دنیای زمخت جستجوی نفت یافت شد. راه استاندارد جستجوی نفت، جستجوی گرانش غیر عادی است. اگرچه میدان گرانشی زمین در نقاط همسان زمین یکسان است، ولی از نقطه‌ای به نقطه‌ای دیگر اندکی تغییر می‌کند. مقدار این تغییر در جاهایی که زیر سطح مملو از تخته‌سنگ‌های چگال باشد، بیشتر است و در جاهایی که تخته‌سنگ‌های زیر سطح زیاد چگال نیستند، کمتر است.

در سال ۱۹۵۰، زمانی که زمین‌شناسان برای کمپانی نفتی ایالتی مکزیک، پیمکس، کار می‌کردند به واسطه‌ی وجود یک نقشه‌ی ادواری غیر عادی متمرکز شده روی شهر پوئرتو چیکسولوب (Puerto Chicxulub) در شمال مکزیک بسیار هیجان‌زده شدند. طرح حدود ۳۰۰ کیلومتر عرض داشت و زمین‌شناسان فکر می‌کردند که ممکن است یک مخزن غول‌پیکر را نشان بدهد. آنها برای یافتن نفت، مته‌ای نصب کردند ولی بعد از یک کیلومتر سوراخ‌کردن تخته‌سنگ رسوبی، مته تخته‌سنگ‌های کریستالی پرچگال را بالا آورد، نه نوعی که حاوی نفت باشد. برای یک زمین‌شناس نفت وقتی که ساختار یک تخته‌سنگ حاوی نفت نباشد، هیچ جذابیتی ندارد. زمین‌شناسان پیمکس نتیجه گرفتند که احتمالاً نقشه‌ی ادواری آتشفشان عظیمی را نشان می‌دهد که به وسیله‌ی لایه‌های رسوبی به خاک سپرده شده است.

سی سال بعد، دو زمین‌شناس پیمکس، آنتونیو کامارگو و گلن پن فیلد، نقشه‌برداری جدیدی از منطقه انجام دادند. در این زمان آنها به این نتیجه رسیدند که اگر نقشه‌ی ادواری دهانه‌های برخورد زیر خاک مدفون شده باشد، نتایج زمین‌شناسی بهتر توضیح داده می‌شد. البته برای کمپانی‌های نفتی، دهانه‌ها جالب‌تر از آتشفشان نیستند. کامارگو و پن‌فیلد خلاصه‌ی گزارشی در مورد کارشان در سال ۱۹۸۱، ارائه دادند که از قرار زیر بود:



[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] ([ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ])



این موضوع فقط یک سال بعد از مقاله‌ی آلوارز اتفاق افتاد. کامارگو و پن‌فیلد آن را نخوانده بودند و هیچ‌کس هم با شنیدن صحبت‌های آنها به انقراض KT علاقه نشان نداده بود. هنوز ده سال نگذشته بود که یک زمین‌شناس کانادایی، آلن هیلد برند، درباره‌ی نقشه‌ی ادواری گرانش غیر عادی مطالبی را دریافت. او مطالب قبلی را کنار یکدیگر قرار داد و فهمید که زمین‌شناسان پیمکس احتمالاً دهانه‌های KT را کشف کرده‌اند. قطعاً دهانه‌ی به اندازه‌ی کافی بزرگ بود، ولی آیا واقعا در زمان انقراض KT به وجود آمده بود؟

پاسخ در سنگ‌هایی قرار داشت که چهل سال پیش،‌ توسط مته‌های پیمکس به سطح زمین آورده شده بودند. متأسفانه در ابتدا تصور شد که نمونه‌ی مواد حفاری مته قدیمی در انباری نگه‌داری می‌شده که توسط حریق از بین رفته بود. گلن پن‌فیلد فکر می‌کرد که ممکن است بعضی از نمونه‌های حفاری مته‌ها، اطراف مکان مته قدیمی موجود باشد، ولی کمپانی‌های نفتی نسبتاً نامنظم هستند. (مخصوصاً وقتی نفتی پیدا نمی‌شود) و هیچ‌کس به یاد نمی‌آورد که مته دقیقاً کجا بوده است. پن‌فیلد چند وقتی را صرف کندن زمین میان توده‌ی فضولات خوک‌ها کرد که کشاورزان تصور می‌کردند لوازم مته، چهل‌سال آنجا برپا شده بود.

سرانجام نمونه‌ی مواد قدیمی پیدا شد. سن‌یابی پرتوزایی سنگ‌ها نشان می‌داد که دهانه‌ شصت و پنج میلیون سال پیش تشکیل شده است. آیا اینگونه به نظر می‌رسد که دهانه به وسیله‌ی سیارکی که مسئول انقراض KT بوده به وجود آمده است؟ شما چه نظری دارید؟


مطالعه بیشتر در:lpi.usra ([ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] kring%2Fepo_web%2Fimpact_cratering%2FChicxulub%2FC hicx_title.html&h=3AQHLrptf&enc=AZNAOH2kbwmIu6sHzwpK98gdVKsXYPnZB3Md6RRg0rXG27 0mmynlgv8FMklYT-OaSPRirn9ZZWhI9RVnIz8Zp9W21M2Tu_8U5Qj29_Myl7_dIICV Czp9G4g1VIYjwuD8cQbEixJMc0JHDXV34r9829tg&s=1), Chicxulub Yucatán ([ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] cxulub%2C_Yucat%25C3%25A1n&h=gAQG77A52&enc=AZMbqMaIwLiu7SilugH5_aj0R0DqTK7HG3ckaDJQ-N1HHMp3uYV3Vrb8rcNhLI7_TtL1BTieoVtaNLKmGhuBkxqvq2p BNOgYQ9V4FrvdXekRVpj4ZS2cJZevA_oFb7CiQ8nydguVRKhnj Q-2T5IS9O0X&s=1) , uqac ([ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ])