علل احتمالی انقراض انواع در دوره‌های زمین شناسی

دانشمندان مدت‌ها در شگفت بودند که چرا دایناسورها و انواع متعدد دیگری در پایان دوره‌ی کرتاسه (از دوران دوم زمین شناسی) از بین رفتند. سپس سی سال پیش این نظر پیش آمد که برخورد سیارک بزرگی مسبب این نابودی...
يکشنبه، 27 مرداد 1392
تخمین زمان مطالعه:
موارد بیشتر برای شما
علل احتمالی انقراض انواع در دوره‌های زمین شناسی
علل احتمالی انقراض انواع در دوره‌های زمین شناسی

 

تألیف و ترجمه: حمید وثیق زاده انصاری
منبع: راسخون




 
دانشمندان مدت‌ها در شگفت بودند که چرا دایناسورها و انواع متعدد دیگری در پایان دوره‌ی کرتاسه (از دوران دوم زمین شناسی) از بین رفتند. سپس سی سال پیش این نظر پیش آمد که برخورد سیارک بزرگی مسبب این نابودی بوده است. دلیل این نظر میزان غیرعادی فراوانیِ ایریدیم در سنگ‌هایی است که شصت و شش میلیون سال عمر دارند. ایریدیم در زمین، کمیاب است ولی وجود آن در سیارک‌ها و شهاب‌سنگ‌ها عادی است. هم‌چنین زمین‌شناسان بلورهای ضربه دیده‌ی کوارتز مربوط به همان دوره را در سراسر امریکای شمالی یافته‌اند و ادعا می‌کنند این وضع براثر گرمای برخورد پیش آمده است.
پیش‌تر، پژوهندگانی که می‌پنداشتند برخورد در جایی در امریکای شمالی رخ داده است دهانه‌ای را در نزدیکی میسون در ایالت آیووا به عنوان محل برخورد تمیز داده بودند. اما گرچه عمر دهانه تقریباً درست بود، چون قطرش سی و پنج کیلومتر بیش‌تر نبود به نظر خیلی کوچک می‌آمد. در سال 1984 میلادی، هیلدبرند شروع به جستجوی نشانه‌های برخوردی بزرگ در اقیانوس کرد. اگر سیارکی در اقیانوس فرود آمده باشد می‌باید موج‌های غول‌آسا ایجاد کرده باشد. بیش از دو دهه‌ی پیش، او آن چه را دنبالش می‌گشت پیدا کرد. او در دو جای عمیق در دریای کارائیب، ته‌نشست‌های غیرعادی‌ای یافت که همانند چیزی بودند که می‌باید در هزار کیلومتری اطراف چنان برخوردی ایجاد شده باشد. کشف هیلدبرند باعث تشویق پژوهندگان دیگر به جستجو در دریای کارائیب شد. به زودی ته‌نشست‌های دیگری یافتند که ممکن بود توسط موج‌های غول‌آسا تشکیل شده باشند. یکی از این عارضه‌ها، بستر سنگی بزرگ در کوباست و آن ته‌نشستی است که ضخامتش تا چهارصد و پنجاه متر می‌رسد و سنگ‌هایی دارد که درازای آن‌ها دوازده متر است. هیلدبرند، پس از 1988، نظر خود را درباره‌ی برخورد سیارک تکمیل کرد.
سپس دو زمین شناس دیگر وارد میدان شدند. اینان نیز ادعا نمودند برخوردی در کارائیب، دایناسورها را از بین برده است. به ادعای بروس بوهور و راسل سیتز، بستر سنگی بزرگ، در نتیجه‌ی برخورد سیارک‌ها در نزدیکی کوبا ایجاد شده است.
هیلدبرند عقیده داشت که برخورد در آب‌های کلمبیا، حدودِ هزار کیلومتری جنوب کوبا، رخ داده است. او گفت در این جا نمودارهای لرزه‌نگاری، ساختار فرورفته‌ای را تا عمق سی‌صد کیلومتری نشان می‌دهند، و نیز ته‌نشست‌های کوبا هنگامی تشکیل شدند که موج برخورد، سنگ‌ها را به گودالی در شمال کوبا راند. سپس هنگامی که جزیره‌ی کوبا با جزیره‌های باهاما برخورد کرد سنگ‌ها به سطح رانده شدند.
متأسفانه هیچ کدام از دو گروه زمین شناسی نتوانستند ته‌نشست‌ها را بررسی کنند. با وجود این هیلد برند ترتیبی داد که سنگ‌های پایان دوره‌ی کرتاسه را در شبه جزیره‌ی جنوبی هائیتی بررسی کند. با بررسی ته‌نشست‌های هائیتی معلوم شد که شباهت زیادی با باقی مانده‌های ناشی از برخورد دارند. در این ته‌نشست‌ها، کوارتز ضربه دیده، ایریدیمِ فراوان، و گلوله‌های قطره مانندِ درخشان که تا یک سانتیمتر قطر داشتند دیده می‌شد. اما متخصصان دیگری، قبول ندارند که برخوردی در ناحیه‌ی کارائیب رخ داده باشد. آنها می‌گویند ته‌نشست‌های کارائیب مانند رسوبات روزمره‌ی آتش‌فشانی است. هم‌چنین به نظر آن‌ها، بسترهای سنگی کوبا مشخصات کامل ته‌نشست‌هایی را دارند که در برخورد قوس‌های جزیره‌ای با قاره‌ها و غلتیدن سنگ‌ها به حاشیه‌ی کنار قاره ایجاد می‌شود.
علل احتمالی انقراض انواع در دوره‌های زمین شناسی
بیش‌تر کارشناسان قبول دارند که مطلب بیان شده توسط هیلدبرند جالب است ولی بسیاری، به مسأله‌هایی که هنوز حل نشده‌اند اشاره دارند. والتر آلوارز (از دانشگاه کالیفرنیا در برکلی) که همراهِ پدرِ درگذشته‌اش لوییز، نظریه‌ی برخورد را ارائه کرد بیان داشت: «من هُشیارانه درباره‌ی برخورد در کارائیب خوش‌بین هستم، ولی هنوز به داوری نمی‌پردازم.»
برخی از پژوهندگان عقیده دارند اندازه و وفور مواد معدنی در مرز دوره‌ی کرتاسه نشان می‌دهد برخورد سیارک‌ها در قاره‌ی امریکای شمالی روی داده است. به نظر آن‌ها، اطلاعات درباره‌ی دهانه‌ی میسون بسیار کم است زیرا قشری از یخ آن را پوشانده است. بنابراین، فرضیه‌ی هیلدبرند، گرچه جالب است ولی تا اثبات، راه درازی در پیش دارد. در کنار این بحث‌ها، نظریه‌ی جدیدتری نیز ارائه شد که اصولاً مسأله‌ی برخورد را منتفی می‌داند. این نظریه، فوران گدازه‌های درونی زمین را مسبب نابودی دایناسورها قلمداد می‌کند.
تقریباً شصت و شش میلیون سال پیش، دایناسورها که بزرگ‌ترین جانوران مهره‌دار زمین بودند جملگی از میان رفتند. اکنون دانشمندان زمین‌شناس و دیرین‌شناس، کاراگاهانی هستند که به دنبال قاتل می‌گردند. دایناسورها جانوران شگفت‌انگیزی بودند: برخی پانزده متر طول و بیش از دوازده تُن وزن داشتند. برخی دیگر به طول بیست و هفت متر، درازترین موجوداتی بودند که کره‌ی زمین به خود دیده است. گروهی نیز سنگین‌ترین موجودات بودند و بیش از پنجاه تُن وزن داشتند. اما به راستی چگونه این جانوران همگی از بین رفتند؟ در آن روزگار، انسانی بر پهنه‌ی زمین نبود که شکارگر آن‌ها باشد (و اگر هم می‌بود بی‌تردید یارای شکار همه‌ی این جانوران غول‌پیکر را نداشت). جانوران دیگری هم نبودند که توان شکار و نابودی آن‌ها را داشته باشند. نکته‌ی مهم در نابودی دایناسورها، از میان رفتنِ دسته‌جمعی آن‌هاست. پس عقل سلیم می‌گوید که حادثه‌ای بزرگ، به وسعت کره‌ی زمین، روی داده و جمله‌ی دایناسورها را از میان برده است. اما کدام حادثه؟
قدمت این بحث به نزدیک دو قرن می‌رسد و زمین‌شناسان و دیرین‌شناسان، نظریه‌های زیادی در این زمینه ارائه کرده‌اند. دانشمندان دریافته‌اند که مقارن با نابودی دایناسورها، یعنی شصت و شش میلیون سال قبل، سطح آب دریاها به طور چشم‌گیری تغییر کرده است. این تغییرات می‌توانسته است سبب نابودی بسیاری از انواع در دریاها باشد. هم‌چنین کاهش سطح آب می‌توانسته است به زمستان‌های سردتر و تابستان‌های گرم‌تر بیانجامد و بر زندگی جانوران و گیاهان زمین اثر گذارد. نظریه‌هایی از این دست، نابودی انواع را ناشی از برخی پدیده‌های متعارف زمین‌شناسی قلمداد می‌کنند. در بهترینِ این نظریه‌ها باز ابهاماتی وجود دارد.
در سال 1980 میلادی، با ارائه‌ی نظریه‌ای به ظاهر عجیب، ماجرای کشف علل نابودی دسته جمعی دایناسورها در مسیری دیگر افتاد. لوییز آلوارز، فیزیک‌دان امریکایی، و پسر زمین شناسش والتر، در جستجوی قاتلان دایناسورها بودند که به کشف مهمی نائل آمدند. آن‌ها در لایه‌ای از خاک که مقارن با نابودی دایناسورها ته‌نشین شده بود، مقادیر زیادی عنصر ایریدیم یافتند. این لایه در مرز بین دوره‌ی کرتاسه (مربوط به هفتاد تا صد و سی و پنج میلیون سال پیش) و دوره‌ی سوم زمین‌شناسی (از هفتاد میلیون تا یک میلیون سال پیش) قرار داشت. پژوهش‌های بعدی نشان دادند که این لایه را در سرتاسر زمین می‌توان یافت. در این لایه، علاوه بر ایریدیم، مواد غیرعادی دیگری نیز یافت شدند، از جمله بلورهای کوچکی از کوارتز با رگه‌های بسیار ظریف، که نشان می‌دهد که کوارتز، تحت ضربه‌های بسیار شدیدی قرار گرفته است. این نوع کوارتز را کوارتز ضربه دیده می‌نامند.
این شواهد، مبنای نظریه‌ای شد که طبق آن، برخورد ستاره‌ای دنباله‌دار یا شهاب‌سنگی بزرگ با زمین، به نابودی دسته جمعیِ دایناسورها در شصت و شش میلیون سال پیش انجامیده است. طبق این نظریه، آثار برخورد، آب و هوای کره‌ی زمین را به طور جدی تغییر داده است و از این راه، انواع، نابود گشته‌اند. ارائه‌ دهندگان نظریه‌ی برخورد، دو دلیل دارند که قانع کننده به‌ نظر می‌رسد. دلیل اول این است که ایریدیم جزو عناصر بسیار نایاب در زمین است ولی در سیارک‌ها و سنگ‌های پراکنده در فضای منظومه‌ی شمسی به وفور یافت می‌شود. دلیل دوم هم این است که کوارتز ضربه دیده تنها در اطراف گودال‌هایی در سطح زمین یافت می‌شود که بی‌تردید از برخورد شهاب‌سنگ‌ها ایجاد شده‌اند. فشار لازم برای ایجاد کوارتز ضربه دیده آن‌قدر زیاد است که نمی‌توان تصور کرد برخوردهای ناشی از پدیده‌های معمولی زمین شناسی بتواند چنین فشاری تولید کند.
البته شواهد دیگری نیز یافت شده‌اند. دانشمندان کشف کرده‌اند که مقارن با نابودی دایناسورها، فعالیت‌های آتش‌فشانیِ زیادی در زمین روی داده است. به همین دلیل برخی از محققان، صورت دیگری از نظریه‌ی برخورد را پیش کشیده‌اند که طبق آن، برخورد دنباله‌دار یا شهاب سنگی با زمین، به ایجاد یک رشته آتش‌فشان در زمین انجامیده و از این طریق، انواع، نابود شده‌اند. محققان دیگری، از جمله جک سکوسکی از دانشگاه شیکاگو، اعتقاد داشتند که نابودی انواع در زمین، با دوره‌ای تقریباً بیست و شش میلیون ساله، متناوباً تکرار می‌شود. هم‌چنین دوره‌ای سی میلیون ساله نیز از روی عمر گودال‌های ناشی از برخورد پیشنهاد شده است. اخترشناسان می‌گویند که احتمالاً زمین کمابیش در هر سی میلیون سال در معرض بارشی از دنباله دارها قرار می‌گیرد. گفته می‌شود که دنباله‌دارهای بسیار دور نسبت به خورشید، در دوره‌ای سی میلیون ساله، تحت تأثیر گرانش ستاره‌ای دوردست با ابرهای پرچگالی گاز در کهکشان قرار می‌گیرند و در مسیرهای آن‌ها آشفتگی ایجاد می‌شود.
بدین طریق، این نظریه که برخورد اجرام آسمانی با زمین، نسل دایناسورها را برانداخته است آن چنان مورد قبول قرار گرفته است که اکثر محققان آن را به عنوان حقیقتی مسلّم می‌پذیرند و تنها در مسائل جزئی بحث می‌کنند، مثلاً این که آیا برخورد بر روی خشکی رخ داده یا در دریا، یا مثلاً اندازه‌ی جسم برخورد کننده چقدر بوده است.
اما دو دهه پیش، دو پژوهش‌گر امریکایی مدلی پیشنهاد کردند که به اندازه‌ی نظریه‌ی آلوارز معتبر است ولی فرضیه‌ی برخورد در آن جایی ندارد. کوین مک‌کارتنی و دیوید لوپر، با مطالعه‌ی سنگ‌های نیمه مذاب در جبه‌ی زمین، نظریه‌ی خود را پرداختند. ماجرا به سال 1985 میلادی بازمی‌گردد که دیوی مک‌لین، پژوهش‌گرِ زمین شناس، اعلام کرد که گدازه‌های منجمدی که در بخش وسیعی از ایالت دکن در هند وجود دارد در حد فاصل دوره‌ی کرتاسه و دوره‌ی سوم زمین‌شناسی شکل گرفته‌اند. این درست زمانی است که دایناسورها ناپدید شده‌اند. بنابراین، پیشنهاد او این بود که دی اکسید کربن حاصل از این فعالیت‌های وسیع آتش‌فشانی تغییراتی در آب و هوا پدید آورده که احتمالاً سبب نابودی دایناسورها شده است. مک‌لین پس از این کشف خود، با دیوید لوپر تماس می‌گیرد و از او سؤال می‌کند که آیا فرایندهایی در درون زمین می‌توانند وجود داشته باشند که در دوره‌ای سی میلیون ساله تکرار شوند. دیوید لوپر پاسخ منفی می‌دهد، اما با تفکر بیش‌تر، نظرش به پایین‌ترین لایه‌ی جبه معطوف می‌شود. این لایه، لایه‌ی D" نام دارد و درست در بالای هسته‌ی آهنی زمین قرار گرفته است.
علل احتمالی انقراض انواع در دوره‌های زمین شناسی
فعالیت عناصر رادیواکتیو در هسته‌ی زمین، سبب گرم شدن آن می‌شوند، درنتیجه، لایه‌ی D" نیز از پایین گرم می‌شود. گرما، هم چگالی و هم (لزجت یا) ویسکوزیته‌ی لایه‌ی D" را کاهش می‌دهد. درنتیجه، این سنگ‌های کم‌چگالی سعی می‌کنند که در بالای سنگ‌های پرچگالیِ جبه شناور شوند و همین باعث ناپایداری لایه‌ی D" می‌شود. چون مواد لایه‌ی D" ویسکوزیته‌ی پایینی دارند می‌توانند به راحتی به طرف بالا بگریزند و به صورت توده‌هایی از سنگ مذاب بیرون آیند. لوپر و هم‌کارانش محاسبه کردند که درحدود بیست تا سی میلیون سال طول می‌کشد تا لایه‌ی D" ناپایدار شود. بنابراین می‌توان انتظار داشت که با این دوره‌ی تناوب، سنگ‌های مذاب از لایه‌های زیرین به طرف لایه‌های بالا فوران کنند و بیرون بریزند. این فرایند شبیه یک ساعت زمین شناختی عمل می‌کند و به فوران‌هایی با دوره‌ی تقریباً مشخص منجر می‌شود.
لوپر مدل‌های کوچک‌تری از این پدیده را در آزمایش‌گاه ساخت و با استفاده از مایعاتی با چگالی و ویسکوزیته‌ی متفاوت، نحوه‌ی طغیان سنگ‌های مذاب را مشابه سازی کرد. او بیان داشت که وقتی حبابی از سنگ مذاب، راه خود را به سوی لایه‌های بالاتر باز کرد، در طی میلیون‌ها سال رفته رفته بزرگ‌تر و بزرگ‌تر می‌شود زیرا سنگ‌های بالایی را نیز در خود ذوب می‌کند. وقتی که این حباب به سطح می‌رسد ممکن است در زیر لایه‌ی ضخیمی از پوسته‌ی زمین گرفتار شود. در این جا باید فشار بیش‌تری وارد آید تا این لایه ازهم بشکافد. دراین مرحله، محیط سردتر سطح زمین سبب می‌شود که بخش بیرونی حباب اندکی سرد شود و رفته رفته به حالت جامد درآید. درنتیجه گازهای درون حباب نمی‌توانند راه به بیرون بگشایند، متراکم‌تر و متراکم‌تر می‌شوند، و بر مناطق مذاب درونی حباب فشار می‌آورند. با افزایش فشار ممکن است زمینه برای وقوع یک انفجار شدید آماده شود.
علل احتمالی انقراض انواع در دوره‌های زمین شناسی
با قبول این فرایند، مسأله‌ی ایریدیم نیز حل می‌شود. گفتیم که در لایه‌ای که سنگواره‌ی دایناسورها یافت می‌شود مقدار ایریدیم نیز زیاد است، و سطح زمین نیز دارای آن مقدار ایریدیم نیست. اما آیا در درون زمین نیز عنصر ایریدیم ناچیز است؟ دانشمندان می‌گویند که ترکیب لایه‌های درونی کره‌ی زمین به ترکیب سیارک‌ها شباهت زیادی دارد و مقدار ایریدیم در لایه‌های پایینی زمین تقریباً با مقدار ایریدیم یافته شده در کنار سنگواره‌ی دایناسورها مطابقت می‌کند. بنابراین، اگر مواد لایه‌ی D" به بیرون، یعنی به سطح زمین، فوران کنند ایریدیم را نیز در سطح پراکنده می‌کنند. موضوع جالب‌تری نیز پیش می‌آید. ایریدیمی که از درون زمین بیرون می‌آید به احتمال زیاد به صورت هگزافلوراید ایریدیم است که حالت گازی دارد. پس اگر این گاز در سطح زمین پخش شود یک‌نواخت‌تر از حالتی پخش خواهد شد که از برخورد سیارک (حاوی ایریدیم) حاصل می‌شود.
نظریه‌ی لوپر به پرسش‌های زیادی پاسخ می‌دهد. رابطه‌ی ظاهری بین دوره‌ی تغییر مغناطیس زمین و دوره‌های نابودی انواع نیز توضیح داده می‌شود: با تغییر جریان فلز مذاب در هسته‌ی آهنی زمین، راستای میدان مغناطیسی زمین نیز می‌تواند عوض شود. بسیاری از زمین-فیزیک‌دانان می‌گویند که زمین در دوره‌های تقریباً سی میلیون ساله دچار چنین تغییری در راستای میدان مغناطیسی می‌شود. نظریه‌ی لوپر توسط زمین‌شناسان و دیرین‌شناسان، مشتاقانه دنبال می‌شود. برخی از آن‌ها می‌گویند که باید بعضی از جزئیات نظریه را تعدیل کرد و برای تکمیل آن ، شواهد مختلفی را گرد آورد. بی‌تردید، مطالعات وسیعی که در این راه آغاز شده است روزی اسرار نابودی غول‌های زمینی را آشکار خواهد کرد.



 

 



ارسال نظر
با تشکر، نظر شما پس از بررسی و تایید در سایت قرار خواهد گرفت.
متاسفانه در برقراری ارتباط خطایی رخ داده. لطفاً دوباره تلاش کنید.
مقالات مرتبط