چه چیزی منجر به انقراض دایناسورها شد؟

چه چیزی دایناسورها و دیگر موجودات زنده روی زمین را کشت؟

این مقاله ارتباط بین ابراتشفشان‌ها و انقراض جمعی را بررسی می‌کند.

چکیده: تعیین آنچه که ۶۶ میلیون سال پیش دایناسورها را در پایان دوره کرتاسه از بین برد، از مدت‌ها پیش موضوع بحث بوده ‌است، چرا که دانشمندان به دنبال تعیین این موضوع بودند که چه چیزی باعث پنج انقراض بزرگ شد که زندگی را در یک لحظه زمین ‌شناسی بر روی زمین تغییر داد. برخی دانشمندان بر این باورند که ستاره‌ های دنباله‌دار یا سیارک‌ هایی که به زمین برخورد کرده‌اند، به احتمال زیاد عوامل انقراض جمعی هستند، در حالی که برخی دیگر استدلال می‌کنند که فوران‌های آتش فشانی بزرگ علت این امر بوده‌اند. نتایج یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که به نظر می‌رسد فعالیت آتشفشانی، عامل اصلی انقراض جمعی بوده ‌است.

یک مطالعه جدید به رهبری دارتموث که در مقالات آکادمی ملی علوم ‏(PNAS) منتشر شده ‌است، گزارش می‌دهد که فعالیت آتشفشانی محرک یا عامل اصلی انقراض دسته جمعی بوده ‌است.

این یافته‌ها، قانع‌کننده ‌ترین شواهد کمی را تا به حال فراهم کرده‌اند که ارتباط بین فوران‌های آتش فشانی بزرگ و انقراض‌های دسته جمعی، صرفا یک مساله تصادفی نبوده است.

محققان می‌گویند که چهار مورد از پنج انقراض جمعی همزمان با نوعی فوران آتش فشانی به نام “روانه بازالتی” رخ داده ‌است.

این فوران‌ها مناطق وسیعی (حتی یک قاره کامل) را با گدازه در یک چشم به هم زدن (چشم بهم زدن در زمان زمین شناسی حداقل یک میلیون سال می‌باشد) پر می‌ کنند. شواهد این ادعا اثر انگشت‌های بزرگ بجا مانده، مناطق سنگی پله مانند و آذرین ناشی از فوران‌ها، هستند که زمین شناسان آن را “ایالت‌های آذرین بزرگ” می‌نامند.

برای محاسبه یک منطقه به عنوان منطقه “بزرگ”، یک ایالت آذرین باید حداقل ۱۰۰،۰۰۰ کیلومتر مکعب از ماگما را در خود جای دهد. در این زمینه، فوران کوه سنت هلنز در سال ۱۹۸۰، کم‌تر از یک کیلومتر مکعب از ماگما را شامل می‌شد. محققان می‌گویند که گدازه آتش فشان‌های ارائه ‌شده در این تحقیق یک میلیون برابر بیش‌تر بوده است.

این تیم از سه مجموعه داده معتبر در  مقیاس زمانی زمین‌ شناسی، زیست دیرینه شناسی و ایالت‌های آذرین بزرگ برای بررسی ارتباط زمانی بین انقراض جمعی و ایالت‌های آذرین بزرگ استفاده کرده است.

به گفته نویسنده اصلی، تئودور گرین، که این تحقیق را به عنوان بخشی از برنامه هم‌کاری ارشد در دارتموث انجام داده و اکنون دانشجوی کارشناسی‌ارشد دانشگاه پرینستون است، ” مناطق بزرگ پله مانند سنگ‌های آذرین حاصل از این فوران‌های آتش فشانیِ بزرگ، به نظر می‌رسد که با انقراض جمعی و دیگر رویدادهای مهم آب و هوایی و محیطی همراه بوده است.”

در واقع، یک سری از فوران‌ها در سیبری امروزی، مخرب‌ترین انقراض جمعی را در حدود ۲۵۲ میلیون سال پیش به راه انداخت، یک پالس عظیم از کربن دی‌اکسید را به جو وارد کرد و تقریبا تمام زندگی را از بین برد. شاهد آن تله‌های سیبری است، منطقه بزرگی از سنگ‌های آتشفشانی که تقریبا به اندازه استرالیا هستند.

فوران‌های آتش فشانی همچنین شبه ‌قاره هند را در زمان مرگ دایناسورهای بزرگ تکان به لرزه انداخت و چیزی را ایجاد کرد که امروزه به عنوان فلات دکن شناخته می‌شود.

این مسئله شبیه به برخورد شهاب‌ سنگ، اثرات جهانی گسترده‌ای داشت؛ جو را در گرد و غبار و گازهای سمی فرو برد، دایناسورها در حال خفگی بودند و با تغییرات آب و هوا در مقیاس‌های زمانی طولانی امکان زندگی از بین می‌برد.

از سوی دیگر، محققان می‌گویند، نظریه‌هایی که در راستای تاییدیه نابودی توسط برخورد شهاب ‌سنگ هستند به برخورد چیکشلوب بستگی دارند، یک صخره فضایی که در همان زمانی که دایناسورها منقرض شدند به شبه ‌جزیره یوکاتان مکزیک سقوط کرد.

برنین کلر، همکار نویسنده و استادیار علوم زمین در دارتموث می‌گوید: “تمام تئوری‌های دیگری که تلاش کردند تا آنچه که دایناسورها را منقرض کرد، از جمله ولکانیسم، را توضیح دهند، زمانی که اثر دهانه چیکشلوب کشف شد نیز به کار خود ادامه دادند.”

اما او اشاره می‌کند که شواهد بسیار کمی از رویدادهای مشابه این چنین با سایر انقراض‌های جمعی با وجود دهه‌ها اکتشاف همزمان، وجود دارد.

در دارتموث، گرین تصمیم گرفت راهی پیدا کند تا کمیت ارتباط آشکار بین فوران‌ها و انقراض را پیدا کند و آزمایش کند که آیا این تصادف، فقط یک شانس است یا شواهدی از رابطه علیّت بین این دو وجود دارد؟

گرین با همکاری کلر و پاول رنن، پروفسور علوم زمین و سیاره‌ شناسی در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی و مدیر مرکز گاه شمار زمین‌ شناسی برکلی، ابر کامپیوترها را در خوشه دارتموث به کار گرفت تا این اعداد را محاسبه کند.

محققان بهترین برآوردهای موجود از فوران‌های روانه بازالتی را با دوره‌ های انقراض گونه‌ های مؤثر در مقیاس زمانی زمین ‌شناسی مقایسه کردند، که شامل پنج انقراض گسترده میشد، اما محدود به آن نبود.

برای اثبات اینکه زمان بندی همراهی هر دو رخداد برخورد سیارک و فوران آتش فشانی قبل از اینکه دلیل اصلی باشد صرفا یک اتفاق بوده است، آن‌ها بررسی کردند که آیا فوران‌ها به همان خوبی با یک الگوی تصادفی ایجاد شده مطابقت مي‌كنند يا نه، آزمايش را با ۱۰۰ میلیون الگو تکرار کردند. آن‌ها دریافتند که همبستگی هر دوعامل با دوره‌های انقراضی بسیار بزرگ‌تر از شانس تصادفی است.

کلر می‌گوید: ” اگرچه تعیین اینکه آیا یک فوران آتش فشانی خاص باعث انقراض یک گونه خاص شده ‌است یا خیر دشوار است، اما نتایج ما نادیده گرفتن نقش آتش فشان در انقراض را دشوار می‌سازد.”

اگر ارتباطی بین روانه بازالت‌های آتشفشانی و انقراض جمعی یافت شود، دانشمندان انتظار دارند که فوران‌های بزرگ‌تر انقراض شدیدتری را در پی داشته باشند، اما چنین ارتباطی مشاهده نشده است.

تیم تحقیقاتی به جای در نظر گرفتن بزرگی مطلق فوران‌ها، سرعتی فوران گدازه را مد نظر قرار دادند. آن‌ها دریافتند که حوادث آتش فشانی با بالاترین میزان فوران بیش‌ ترین تخریب را به دنبال دارد و باعث انقراض شدیدتر تا انقراض گسترده می‌شود.

محققان این آزمايش اعدادی و تخمين را برای سيارك‌ها نیز اجرا کردند. انطباق اثرات با دوره‌های انقراض گونه‌ها به طور قابل ‌توجهی ضعیف‌تر بود و زمانی که سيارك چیکشلوب در نظر گرفته نشد، نتيجه به شدت بدتر شد، که نشان می‌دهد دیگر سيارك‌ های شناخته ‌شده کوچک‌تر باعث انقراض قابل‌ توجهی نشدند.

گرین می‌گوید: سرعت فوران تله‌های دکن در هند نشان می‌دهد شرايط برای انقراض گسترده حتی بدون در نظر گرفتن برخورد شهاب ‌سنگ مهيا بود. او اضافه می‌کند: این برخورد، دليل مضاعفي بود که با صدای بلند، ناقوس مرگ دایناسورها را به صدا درآورد.

گرین می‌گوید: فوران‌های سيلابی بازالتی آتش فشانی در سوابق زمین ‌شناسی رايج نیستند. آخرین مورد در مقیاس قابل ‌مقایسه به طور قابل ‌توجهی کوچک‌تر  و در حدود ۱۶ میلیون سال پیش در شمال غربی اقیانوس آرام رخ داد.

کلر می‌گوید: ” خوشبختانه مقدار کل دی‌ اکسید کربن آزاد شده در اتمسفر در تغییرات آب و هوایی مدرن، بسیار کم‌ تر از مقدار منتشر شده توسط یک ایالت بزرگ آذرین است، اما با توجه به سرعت بالای انتشار جاي نگرانی است.”

گرین می‌گوید که انتشار دی‌ اکسید کربن به طرز نگران كننده‌اي نزديك به نرخ روانه‌های بازالتی در ضديت با محیط ‌زیستی است که آن‌ها مطالعه کرده‌اند. او می‌گوید این تغییر آب و هوا را در چارچوب دوره‌های تاریخی فاجعه زیست‌ محیطی قرار می‌دهد.

منبع

Theodore Green, Paul R. Renne and C. Brenhin Keller. Continental flood basalts drive Phanerozoic extinctions. PNAS, 2022 DOI: 10.1073/pnas.2120441119