روزي که زمين تغيير کرد

مروري بر وقايع باور نکردني که بارها حيات روي اين کره خاکي را تا مرز نابودي کامل پيش برده و خواهد برد
 

تنها خانه ما در کهکشان راه شيري و شايد تمام دنيا، همين کره خاکي است؛ نه خيلي سرد و نه خيلي گرم. جايي مناسب براي زندگي با تعريفي که مي مي شناسيم. اما اين زمين دوست داشتني در سال هاي جواني دوران پر شوري را پشت سر گذاشته و اصلا چنين آرام و مهربان نبوده. زمين در آغاز تولد خود يعني حدود چهار و نيم ميليارد سال پيش، توده اي جوشان از مواد راديواکتيو بوده که با سنگ هاي آسماني بمباران مي شده. در طول قرن هاي گذشته دانشمندان آن بر اين تصور بودند که تغييرات زمين به آرامي انجام گرفته، زميني که در حال سرد شدن بوده، فرسايش پيدا کرده و به تدريج تبديل به زمين امروزي شده. اما امروزه مشخص شده که اين دانشمندان در اشتباه محض بوده اند. تحقيقات جديد، پرده از وقايع دراماتيکي برداشته که نشان مي دهد ميليون ها سال سکون و آرامش چگونه در چشم برهم زدني دچار تغييراتي باور نکردني شده است. تاثير اين تغييرات بر حيات نيز همان قدر دراماتيک است. حيات روي زمين بارها و بارها تا نابودي کامل پيش رفته اما هر بار با سازگاري بيشتري به پا خواسته. ما انسان ها براي حضور کنوني خود روي زمين بايد ممنون دايناسورها باشيم که 65 ميليون سال قبل منقرض شدند اما حالا ما هستيم که در خط مقدم انقراض قرار داريم. قبل از اينکه منتظر تغييرات آينده زمين باشيم، بهتر است نگاهي به آنچه طي اين سال ها بر سر زمين آمده، بيندازيم.

رويداد اکسايش بزرگ
 

زمين تنها سياره شناخته شده است که در اتمسفر آن اکسيژن کافي براي موجودات زنده وجود دارد اما ميليون ها سال بعد از تولد زمين، سطح کره خاکي با مخلوطي از گازهاي غير قابل تنفس مثل متان پوشانده شده بود. تبديل اين گازهاي خفه کننده به هواي پاک و تميزي که امروزه خارج از کلانشهرها مي بينيم از «رويداد اکسايش بزرگ» شروع شد. حدود 2/4 ميليارد سال پيش اکسيژن موجود در جو از تقريبا صفر درصد به حدود يک چهارم مقدار اکسيژن امروزي رسيد. با رشد جلبک هاي سبز-آبي دريايي اکسيژن هوا نيز زياد شد. اين جلبک ها اولين ارگانيسم تبديل نور خورشيد به انرژي بودند و در حين فوتوسنتز مقادير عظيمي اکسيژن توليد کردند. تحقيقات جديد نشان داده که اين جلبک ها احتمالا 300 ميليون سال قبل از رويداد اکسايش بزرگ روي زمين وجود داشتند اما احتمالا در طول اين 300 ميليون سال فوران آتشفشان ها و خاکسترهاي آتشفشاني از افزايش اکسيژن هوا جلوگيري مي کردند. با فروکش کردن آتشفشان ها اکسيژن هوا افزايش پيدا کرد و اين رويداد نه تنها باعث شد که هواي زمين قابل تنفس براي موجودات زنده شود بلکه لايه ازن را نيز به وجود آورد. لايه ازن از مولکول هاي اکسيژن تشکيل شده و از رسيدن امواج فرابنفش و سرطان زاي خورشيدي مانند پرتو گاما و ديگر ذرات پر انرژي مضر به سطح زمين جلوگيري مي کند.

گلوله برفي بزرگ
 

فرضيه اي اولين بار در دهه 1960 مطرح شد که در گذشته تمام سطح زمين با صفحاتي از يخ پوشيده بوده است. شواهدي پيدا شده بود که نشان مي داد در 2/2 ميليارد سال پيش، يخچال هاي طبيعي محدود به مناطق قطبي نبودند و در تمام سطح زمين وجود داشتند. در اين دوره زمين به اندازه اي سرد بود که حتي مناطق استوايي نيز از يخچال هاي طبيعي پوشانده شده بودند. تا چندي پيش احتمال يخ زدن تمام سطح زمين خيلي کم تخمين زده مي شد. شبيه سازي هاي کامپيوتري نشان داد که اقيانوس ها به قدري گرماي خورشيد را در خود حفظ مي کنند که هرگز يخ نمي زنند. با وجود اين، محققان دانشگاه هاروارد اعلام کردند که 2/2 ميليارد سال پيش يخچال هاي طبيعي تا ده درجه استوا نيز وجود داشتند. اين يخچال ها بيش از 5 ميليون سال در اين منطقه پابرجا بودند.

انفجار کامبرين
 

تا 570 ميليون سال پيش تک سلولي هايي مثل باکتري ها و جلبک هاي دريايي تنها موجودات زنده روي زمين بودند. در يک بازده زماني 30 ميليون ساله يعني يک درصد عمر زمين موجودات بسيار پيچيده تري مثل تريلوبيت ها به وجود آمدند. از اين پديده به عنوان انفجار کامبرين نام برده مي شود، زيرا در دوره کامبرين در مدت زمان نسبتا کوتاهي موجودات چند سلولي و فراوانب به وجود آمدند. دلايل اين پديده همچنان مبهم است اما اصلي ترين عامل شناخته شده افزايش اکسيژن قلمداد مي شود. انفجار کامبرين از زماني شروع مي شود که گياهان آغازين مثل جلبک هاي دريايي و خزه ها پديدار شدند. گياهان با ترکيب کردن کربن در خاک، موجب کم شدن مقدار دي اکسيد کربن موجود در هوا شدند. اين گياهان اوليه همزمان، اکسيژن موجود در اتمسفر زمين را زياد کردند و به «رويداد اکسايش بزرگ» سرعت دادند. تحقيقات اخير نشان مي دهند که احتمالا فسفر هم نقشي کليدي در اين رويداد داشته. کشاورزان از فسفر براي سرعت دادن به رشد گياهان و افزايش محصول استفاده مي کنند. فسفر در پوسته زمين وجود دارد اما قبل از دوره کامبرين مقادير عظيمي از اين ماده وارد آب درياها شده و به رشد جلبک ها و ديگر گياهان دريايي کمک کرده است.

انقراض بزرگ
 

از 600 ميليون سال پيش که حيات روي زمين شکل گرفت، پنج انقراض بزرگ، گونه هاي عظيم جانوري را از روي زمين محو کرده است.
مشهورترين آنها انقراض دوران سوم کر تاسه است که 65 ميليون سال پيش دايناسورها را نابود کرد. اما اين انقراض ويران کننده ترين آنها نبوده. واقعه اي که تقريبا همه چيز را از بين برد، 180 ميليون سال زودتر در دوره پرميان- ترياس (Permian-triassic) اتفاق افتاد که منجر به نابودي 90 درصد آبزيان و 75 درصد جانداران روي خشکي شد.
از برخورد شهاب سنگ گرفته تا تغييرات آب و هوايي، فرضيه هايي هستند که در توضيح اين ماجرا عنوان شده، اما تحقيقاتي که اخيرا محققان دانشگاه استنفورد منتشر کردند نشان مي دهد که در اين دوره فعاليت هاي آتشفشاني عظيمي زمين را در برگرفته بود و ورود دي اکسيد کربن به آب اقيانوس ها و اسيدي کردن آن احتمالا علت اصلي اين انقراض وسيع بوده است.

آخرين عصر يخبندان
 

حدود 12900 سال پيش آخرين عصر يخبندان به پايان رسيد. تغييرات دوره اي در مدار و حرکت زمين باعث رسيدن نور خورشيد به جو و گرم شدن آن شد. دشت هاي وسيع پوشيده از يخ بعد از 100هزار سال در حال ذوب شدن بودند و زمين خود را براي بهار آماده مي کرد اما همه اينها سرابي بيش نبود. نمونه هاي يخي به دست آمده از آن دوره زماني نشان مي دهد که دماي هوا ناگهان هشت درجه سانتي گراد کاهش پيدا کرد. اين تغيير دما آن قدر سريع اتفاق افتاد که همه چيز را به هم ريخت، تا چند وقت پيش تصور مي شد که يخبندان بزرگ زمين در يک دوره ده ساله اتفاق افتاده اما تحقيقات جديد زمين شناسان نشان مي دهد که اين واقعه تاثير گذار بسيار سريع تر و طي فقط چند ماه رخ داده است.
فضانوردان انگليسي، بيل ناپير معتقد است که برخورد يک شهاب سنگ، اين يخبندان را سرعت داده، بر اساس اطلاعات منتشر شده، زمين شناسان لايه نازکي از دوده در زمان انجماد بزرگ يافته اند و در برخي از نمونه هاي به دست آمده نانو الماس پيدا کردند، ماده اي که تاکنون فقط در شهاب سنگ ها ديده شده است.
به گفته بيل ناپير، تمام شواهد از برخورد تکه هايي از يک شهاب سنگ عظيم حکايت دارد. اين شهاب سنگ 100 کيلومتري حدود 30 هزار سال پيش وارد منظومه شمسي شد. پس از برخورد با زمين آتش سوزي هاي عظيمي به راه انداخت و با ايجاد ابر سياهي از گرد و غبار در جو زمين، از ورود نور و گرماي خورشيد جلوگيري کرد. ترسناک تر اينکه احتمالا بقاياي اين شهاب سنگ عظيم همچنان در کمين ما هستند.

بلاياي آسماني
 

در سال هاي اخير روشن شده که برخورد اجسام کيهاني با زمين، تهديدي جدي براي حيات بشر است. پيدا شدن شواهدي از برخورد يک سيارک که با زمين در 65 ميليون سال پيش يکي از کشفيات مهم دهه 1980 بود. شواهد نشان مي داد اين سيارک با قطر ده کيلومتر در منطقه اي، فرود آمده. چنين کشفي اين فرضيه را قوت داد که انقراض دايناسورها نيز ناشي از برخورد همين سيارک با زمين بوده اما با گذشت ميليون سال از اين فاجعه، احتمال برخورد زمين با يك سيارک ديگر همچنان باقي است. اتفاقي که مي تواند يک شبه اثرات مخرب بسيار زيادي بر زمين بگذارد. در سال 1908 سيارکي به قطر 50 متر در فاصله چند کيلومتري از سيبري کنوني در هوا منفجر شد. در اين انفجار بيش از 80 ميليون درخت در مساحتي بالغ بر صدها کيلومتر مربع ريشه کن شدند و شوک ناشي از انفجار برابر پنج ريشتر تخمين زده شد. مهمان ناخوانده بعدي سيارک 4581 آسکلپيوس (Asclepius) بود که در سال 1989 با شش ساعت اختلاف از بيخ گوش زمين گذشت. برخورد اين سيارک 300متري با زمين انفجاري هزار بار قدرتمندتر از انفجار اتمي هيروشيما ايجاد مي کرد. اين سيارک در صورت اصابت به زمين احتمالا درون اقيانوس مي افتاد که سونامي حاصل از امواج دريا تقريبا تمام مناطق ساحلي را زير آب مي برد. اين فجايع احتمالي منجر به تهيه برنامه «حفاظت فضايي» ناسا در 1998 شد. هدف از تهيه اين برنامه يافتن و تعيين مسير اجسام آسماني نزديک زمين بود. بر اساس گزارشي که در ماه مي سال 2010 اعلام شد، اين برنامه هنوز کامل نشده، اين در حالي است که سال گذشته سيارکي به قطر دو کيلومتر رديابي شد و نشان داد که قاتلين زمين همچنان در کمين ما هستند.
يکي از راه هاي مقابله با سيارک ها، انهدام آنها با استفاده از انفجارهاي اتمي است اما انجام، چنين تدابيري به چندين دهه زمان نياز دارد و فقط در برابر سيارک هايي حداکثر به قطر چند کيلومتر جوابگوست. در حال حاضر ما انسان ها سپر دفاعي مناسبي براي مقابله با اين بلاي آسماني در اختيار نداريم اما خوشبختانه شانس با ماست و همچنان تير سيارک ها خطا مي رود. نمونه اخير سيارکAL3 بود که در ژانويه 2009 از فاصله 122هزار کيلومتري زمين عبور کرد. سيارکي که در صورت برخورد مي توانست انفجاري چندين برابر شديدتر از بمب اتمي هيروشيما به وجود بياورد.

بيليارد سيارات
 

در دهه 1950 يک روان شناس روسي کتابي به نام برخورد دنياها چاپ کرد و به شهرتي جهاني دست يافت. در اين کتاب او زماني را توصيف مي کرد که سيارات منظومه شمسي از مدار خارج شده و با يکديگر برخورد مي کنند. دانشمندان آن زمان او را ديوانه خطاب کردند. اما حالا با گذشت 30 سال بعد از مرگ اين گاليله روسي، به نظر مي رسد چنين اتفاقي چندان غيرممکن نيست. شبيه سازي هاي کامپيوتري نشان داده اند که هرج و مرج هاي کيهاني مي تواند گردش ساعت وار سيارات به دور خورشيد را تحت تاثير قرار دهد. در صورت وقوع چنين فاجعه اي، متهم رديف اول همان نيروي گرانشي معروف خواهد بود که اين چنين همسايه هاي منظومه شمسي را به جان هم انداخته. با گذشت زمان تغييرات ناگواري در شکل و اندازه مدار سيارات ايجاد خواهد شد. دانشمندان رصدخانه پاريس، سال گذشته با استفاده از ابر کامپيوترهايشان آينده منظومه شمسي را شبيه سازي کردند و دريافتند که در آينده دور سيارات نزديک به خورشيد در اثر نوسانات کيهاني به يکديگر کوبيده مي شوند که در آن صورت زمين ما با مريخ، زهره و عطارد برخورد خواهد کرد. خوشبختانه احتمال روي دادن چنين تصادفي در 5 ميليون سال آينده کمتر از يک درصد است. تا آن روز احتمالا ما نيز زمين را براي يافتن خانه اي جديد ترک کرده ايم.

فاجعه تغييرات آب و هوايي
 

سال 1988 نخست وزير وقت انگلستان، مارگارت تاچر از ترس خود در مورد انتشار روز افزون گازهاي گلخانه اي و گرم شدن زمين سخن گفت: « ما ناخواسته در حال بازي با اکوسيستم زمين هستيم.» 20 سال بعد با توقف افزايش دماي زمين، به نظر مي رسيد بحران تغييرات آب و هوايي در حال فروکش کردن است اما دانشمندان هشدار دادند که با حجم عظيمي از گازهاي گلخانه اي که کشورها به اتمسفر پمپاژ مي کنند، اين توقف افزايش دما موقتي است. بر اساس تحقيقي که چندي پيش توسط سازمان هواشناسي انگليس منتشر شد دماي جهاني پيش از سال 2010 دوباره سير صعودي خود را در پيش مي گيرد و در 10 سال آينده رکورد خواهد زد و زمين از سال 1998 که افزايش دما در اوج خود بود هم گرم تر خواهد شد. اينکه اثرات افزايش دما چه تاثيراتي بر زمين خواهد گذاشت، همچنان از موضوعات بحث انگيز چند سال اخير است. اگر از مکانيسم بازخور مثبت به قضيه نگاه کنيم، اين گرما مي تواند تغييرات کوچک را به دگرگوني هاي شديد آب و هوايي تبديل کند. مثلا همان طور که دماي اتمسفر زمين زياد مي شود، تبخير آب درياها نيز شدت مي گيرد. اين بخار آب در اتمسفر زمين جمع شده و گرماي بيشتري در خود نگه مي دارد و به گرم شدن زمين سرعت مي دهد. در سال 2005 طرفداران محيط زيست هشدار دادند که افزايش دماي زمين مي تواند با ذوب کردن يخ هاي سيبري باعث آزاد شدن ذخاير عظيم گاز متان شود. گاز متان، از گازهاي گلخانه اي قوي و موثري است که در کوتاه مدت اثرات زيادي بر دماي زمين مي گذارد. به گفته سازمان دوست داران زمين، کنترل اين فاجعه ممکن است از دست بشر خارج شود. در حالي که اين هشدارها چندان جدي به نظر نمي رسند، در سال 2010 گروهي از محققان دانشگاه آلاسکا با بررسي آب هاي منطقه سيبري اعلام کردند که گازهاي يخ زده در حال نشت به دريا هستند.

فوران آتشفشان ها
 

فوران آتشفشان ها در بين بلاياي ناگواري که در آينده براي زمين خواهد افتاد. اتفاقي بديهي و اجتناب ناپذير است. فروپاشي هسته اي مواد به دام افتاده درون زمين از شکل گيري آن در 4/5 ميليارد سال پيش قدرت آتشفشان ها را تأمين مي کند و اين همان چيزي است که مرتبا زمين را تغيير مي دهد. در اين فرايند آتشفشان ها نقشي اصلي در انقراض گونه هاي جانوري داشته اند و مهم ترين ويژگي آنها اين است که هرگز نمي توان جلوي آنها را گرفت.
آتشفشان ها ويراني هاي مختلفي به بار مي آورند که روشن ترين آنها انفجارهاي مستقيم است. وقتي کوه تامبورا در سال 1815 فوران کرد، قدرت تخريب آن چندين هزار برابر انفجار اتمي هيروشيما بود. اثرات انفجار اين آتشفشان جان بيش از 90 هزار نفر را در آن منطقه گرفت و خاکسترهاي اين آتشفشان سالي بدون تابستان را براي دنيا رقم زد. دانشمندان اکنون معتقدند که اثرات فوران آتشفشان ها بسيار عظيم تر و ماندگارتر است. يکي از موارد اخير در سال 1991 روي داد و آتشفشان پيناتوبو (Pinatubo) ويران کننده ترين فوران آتشفشان در طول تاريخ بشر را به نام خود ثبت کرد. فوران اين آتشفشان موجب ورود ده ها ميليون تن خاکستر آتشفشاني به اتمسفر شد. در طول 15 ماه پس از فوران، ميزان نور خورشيد در تمام سطح کره زمين سه درصد کم شد و دماي جهاني را حدود نيم درجه سانتي گراد کاهش داد. پس از آن نوبت خودنمايي گازهاي منتشر شده از انفجار آتشفشان بود. امروزه مشخص شده که از دلايل اصلي نابودي آبزيان در 251 ميليون سال پيش، اسيدي شدن آب اقيانوس ها توسط کربن دي اکسيد حاصل از انفجار آتشفشان هاست. ماده تهديد کننده بعدي، سولفور دي اکسيد است. آتشفشان پيناتوبو 20 ميليون تن از اين ماده اسيدي را به استراتوسفر تزريق کرد و به لايه ازن نيز آسيب رساند. کابوس فوران آتشفشان ها جايي به اوج خود مي رسند که چندين ابر آتشفشان بزرگ دنيا به طور همزمان فوران کنند که اين اتفاق قبلا نيز رخ داده. فعاليت هاي آتشفشاني که عامل اصلي انقراض بزرگ قلمداد مي شوند حدود 100 هزار سال تداوم داشتند. فقط زمان مشخص مي کند که چه وقت اين ديگ جوشان زير پاي ما آرام و بي سروصدا خواهد ماند.
منبع: نشريه دانستنيها شماره36