سیارکی که پایان‌بخش حیات دایناسورها بود، در فصل بهار به زمین برخورد کرد
تقریباً ۶۶ میلیون سال پیش، رویدادی فاجعه‌بار سه‌چهارم تمام گونه‌های گیاهی و حیوانی روی زمین را از بین برد که مهم‌ترین آن‌ها، دایناسورها بودند. این معما که چرا بسیاری از گونه‌ها نابود شدند، درحالی‌که برخی گونه‌های دیگر زنده مانند، از مدت‌ها پیش ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده است.
اکنون به‌گزارش آرس‌تکنیکا، مقاله‌ای جدید در نشریه‌ی نیچر نتیجه می‌گیرد که یکی از دلایل این گزینش تکاملی، زمان حادثه بود. نویسندگان مقاله برپایه‌ی تجزیه‌وتحلیل ماهی‌های فسیل‌شده‌ای که بلافاصله پس از وقوع رویداد مرگبار کشته شدند، به این نتیجه رسیده‌اند که رویداد انقراضی (دست‌کم در نیم‌کره‌ی شمالی) در فصل بهار به‌وقوع پیوست و چرخه‌ی تولید مثل سالانه‌ی بسیاری از گونه‌ها را از هم گسیخت.
آن‌طور که پیش‌تر در زومیت گزارش دادیم، پذیرفته‌شده‌ترین توضیح برای بیان علت آن انقراض دسته‌جمعی فاجعه‌بار، «فرضیه آلوارز» است که به افتخار لوئیس آلوارز، فیزیکدان آمریکایی و والتر، پسر زمین‌شناس او، بدین نام خوانده می‌شود. این دو دانشمند در سال ۱۹۸۰ پیشنهاد دادند که رویداد انقراضی مورد بحث احتمالاً در اثر برخورد سیارک یا دنباله‌داری عظیم به زمین رخ داد.
یک سیارک سرگردان از کمربند سیارکی، محتمل‌ترین عامل حادثه درنظرگرفته می‌شود. اما سال گذشته، اخترشناسان هاروارد گزینه‌ای جایگزین ارائه دادند: نوعی دنباله‌دار خاص که از ابر اورت، محدوده‌ی دربردارنده‌ی خرده‌اجرام در مرز منظومه شمسی سرچشمه گرفت. این دنباله‌دار دراثر گرانش سیاره مشتری از مسیر خود خارج و به سمت خورشید پرتاب شد. بااین‌حال فعلا سیارک سرگردان مورد توافق عمومی است.
محتمل‌ترین محل برخورد، دهانه‌ای بزرگ است که ژئوفیزیکدانان نخستین‌بار در اواخر دهه‌ی ۱۹۷۰ آن را در چیکسولوب مکزیک در شبه‌جزیره یوکاتان یافتند. سال ۲۰۱۶، یک پروژه‌ی حفاری علمی به مدیریت برنامه‌ی بین‌المللی اکتشافات اقیانوسی، نمونه‌های مغزه را از قسمت حلقه‌ی اوج دهانه برداشت و تأیید کرد که سنگ‌ها به مدت چند دقیقه درمعرض فشاری عظیم قرار داشتند. سپس در سال ۲۰۲۰، مقاله‌ای در نشریه‌ی نیچر کامیونیکیشنز نتیجه گرفت که سیارک برخوردی در بدترین زاویه‌ی ممکن به زمین اصابت کرد و بیش‌ترین آسیب را به بار آورد.
سنگ برخوردی به اندازه کافی بزرگ بود (بین ۱۱ تا ۸۱ کیلومتر) تا گرانیت را از اعماق زمین ذوب کند، تکان دهد، خارج کند و احتمالاً باعث ایجاد ابرسونامی و پرتاب سنگ‌های بخارشده و سولفات به جو زمین شود. شواهد زمین‌شناسی برای آتش‌سوزی‌های جنگلی در وسعت زیاد نیز مستند شده‌اند. پژوهشگران برآورد کرده‌اند که برخورد سیارک، بیش از یک میلیون برابر بیشتر از بمب‌های رهاشده در هیروشیما و ناکازاکی در سال ۱۹۴۵ انرژی آزاد کرد. تمام این وقایع، اثری ویرانگر بر اقلیم جهانی داشت و به انقراض دسته‌جمعی منجر شد.
ریزکره برخورد (ذرات شیشه‌ای) از رسوبات رویداد تانیس در داکوتای شمالی.
اما رویداد انقراض کرتاسه پالئوژن برای دانشمندان به صورت معما باقی‌مانده است؛ زیرا نابودی گونه‌ها در جریان این واقعه بسیار گزینشی بود. تمام دایناسورهای غیرپرنده، پتروسورها، شاخ‌قوچی‌ها و تقریباً تمام خزندگان دریایی از بین رفتند؛ اما بسیاری از گونه‌های پستانداران، پرندگان، کروکدیل‌ها و لاک‌پشت‌ها زنده مانند. نویسندگان مقاله‌ی جدید فرض گرفته‌اند که شاید فصل وقوع رویداد برخوردی بر اینکه کدام گونه‌ها نابود شوند و کدام زنده بمانند، تأثیرگذار بود.
در مسیر مطالعه، رسوبات ناشی از «رویداد تانیس» در یک محوطه‌ی فسیلی در ایالت داکوتای شمالی آمریکا، پژوهشگران را جذب کرد. برخورد سیارک چنان قدرتمند بود که صفحه‌ی قاره‌ای را به لرزه درآورد و امواج عظیمی را در رودخانه‌ها و دریاچه‌ها ایجاد کرد. این امواج حجم گسترده‌ای از رسوباتی را انتقال دادند که ماهی‌های موجود در دریاچه‌ها و رودخانه‌ها را احاطه و آن‌ها را زنده به گور کردند. درهمین‌حال، ذرات شیشه‌ای سنگ‌های ذوب‌شده (ریزکره‌های برخورد) اندکی پس از اصابت سیارک از آسمان باریدند و در آبشش ماهی‌های درحال مرگ فرو رفتند. تمام این وقایع موجب شکل‌گیری رسوبات تانیس شد. این رسوبات حاوی اکوسیستم فسیلی به خوبی حفظ‌شده‌ای هستند که در زمان برخورد وجود داشتند.
ملانی دورینگ، دیرینه‌شناس در دانشگاه اوپسالا و نویسنده اصلی مطالعه به محوطه تانیس رفت و چند نمونه ماهی فسیل‌شده‌ی گران‌بها شامل پوزه‌پارویی و تاس‌ماهی کشف کرد. نمونه‌ها سه استخوان فک پایین و دندان از پوزه‌پارویی و سه باله‌ی سینه‌ای از تاس‌ماهی دربرداشتند. دورینگ به وب‌سایت یوریک‌آلرت گفت «برایمان واضح بود که باید این استخوان‌ها را تجزیه‌وتحلیل کنیم تا اطلاعات ارزشمند درباره‌ی لحظه‌ی برخورد به‌دست آوریم.»
دانشمندان برای ایجاد بازسازی‌های سه‌بعدی، اسکن‌های پرتو ایکس از نمونه‌ها گرفتند و سپس الگوهای رسوب استخوان را روی آن مدل‌های مجازی نمایش دادند. بدین شیوه، آن‌ها توانستند نوسانات فصلی درطول چرخه‌ی حیات ماهی‌ها را بهتر تصویرسازی کنند.
داده‌ها همچنین نشان داد که ریزکره‌های برخورد (ذرات شیشه‌ای) فقط در آبشش‌های پوزه‌پارویی وجود داشت و در هیچ بخش دیگری از اسکلت پیدا نشد؛ نشانه‌ای آشکار مبنی بر اینکه ورود ذرات شیشه‌ای به آبشش‌ها و رسیدن امواج قدرتمند حامل رسوبات تقریباً به‌طور هم‌زمان رخ داد. نویسندگان نوشتند «این به نوبه‌ی خود بدین معنی است که [ماهی] حین برخورد سیارک و واپسین دقایق عصر کرتاسه زنده و درحال جستجو برای غذا بود.»
برش‌هایی از استخوان ماهی در رزین اپوکسی و روی توپ‌های شیشه‌ای برای تجزیه‌وتحلیل فلورسانس پرتو ایکس.
تیم پژوهشی برش‌هایی از استخوان‌های تمام ماهی‌ها را برداشت و روی اسلایدها نصب کرد تا نگاه دقیق‌تری زیر میکروسکوپ به آن‌ها داشته باشد. هر دو نوع این استخوان‌ها (استخوان فک و باله‌های سینه‌ای) ازطریق دفع ردیف‌هایی از استئوبلاست (سلول‌های بزرگ مسئول ساخت و کانی‌سازی استخوان‌ها) رشد می‌کنند. دانشمندان خطوط نشانگر رشد متوقف‌شده (LAGs) را در نمونه‌ها تشخیص دادند که (درست مانند حلقه‌های درخت) نشانگرهای کلیدی چرخه‌های رشد سالانه درطول عمر ماهی هستند. دانشمندان بر این باورند که توزیع، شکل و اندازه‌ی سلول‌های استخوانی نیز با فصل‌ها نوسان می‌کنند.
تجزیه‌وتحلیل‌ها نشان داد هر ۶ ماهی در حالی رشد خود را متوقف کردند (یعنی مردند) که منطقه‌ی رشد جدیدی درست پس از رسوب LAG درحال تشکیل بود. درنتیجه ماهی‌ها احتمالاً در آغاز مطلوب‌ترین فصل رشد خود یعنی بهار مردند. دنیس فوتن، دیرینه‌شناس در دانشگاه اوپسالا و نویسنده‌ی همکار مطالعه می‌گوید «در تمام ماهی‌های مورد مطالعه، تراکم و حجم سلول‌های استخوانی را می‌توان درطول سال‌های متعدد ردیابی کرد؛ خصوصیاتی که نشان می‌دهند [مرگ ماهی در فصل] بهار، تابستان، پاییز یا زمستان بود. ما شاهد بودیم که تراکم و حجم سلول‌ها هردو رو به افزایش بود اما در طول سال مرگ هنوز به اوج خود نرسیده بودند که حاکی از توقف ناگهانی رشد است.»
دورینگ و همکارانش تجزیه‌وتحلیل‌های ایزوتوپ کربن نیز انجام دادند تا درباره‌ی الگوهای تغذیه‌ی سالانه ماهی بیشتر بیاموزند. دسترسی به غذا بین بهار و پاییز به اوج خود می‌رسد و تمام زئوپلانکتون‌های لذیذی که ماهی می‌بلعد، اسکلت درحال رشد را از مواد مغذی غنی می‌کنند و نسبت بین ایزوتوپ سنگین‌تر کربن ۱۳ و سبک‌تر کربن ۱۲ را افزایش می‌دهند. این امر در بررسی یکی از نمونه‌های پوزه‌پارویی نشان داده شد. سیگنال ایزوتوپ کربن در سابقه‌ی رشد این پوزه‌پارویی بدفرجام تأیید می‌کند که فصل تغذیه هنوز به اوج نرسیده بود. به عبارت دیگر، ماهی در فصل بهار به کام مرگ رفت.
بخش نازک استخوان فک پوزه‌پارویی، تغییرات سلول‌های استخوانی (نقطه‌های سفید) را درطول سال‌های متعدد با نسبت ایزوتوپ کربن نشان می‌دهد.
مطالعات پیشین براساس شواهد از انجماد غیرعادی در ایالت وایومینگ آمریکا که در نمونه‌های دیرین‌گیاه‌شناسی حفظ شده است، فرض گرفته‌اند که رویداد انقراض کرتاسه پالئوژن در ماه ژوئن (اواخر بهار و اوایل تابستان) رخ داد. بااین‌حال، به‌نقل از دورینگ و همکارانش، مفروضات زیربنای آن مطالعات اکنون رد شده است. درعوض، آن‌ها برخورد بهاری را پیشنهاد می‌دهند که آغازگر مجموعه‌ای از پدیده‌هایی بود که گونه‌های مختلف را در مقیاس‌های زمانی مختلف از بین برد.
به‌عنوان مثال، تابش فروسرخ شدید ناشی از بازگشت دوباره‌ی مواد پرتاب‌شده به جو و آتش‌سوزی‌های حاصله و البته باران اسیدی، عمدتاً بر محیط‌های قاره‌ای بی‌دفاع تأثیر گذاشت و عملاً انقراض فوری آن‌گونه‌ها را قطعی کرد. بازه‌ی زمانی بهار مرحله‌ی به‌ویژه حساسی در چرخه‌ی زندگی زیستی گونه‌های ساکن در نیم‌کره‌ی شمالی بود.
درمقابل، بسیاری از گونه‌های ساکن در نیم‌کره‌ی جنوبی به‌جای آمادگی برای چرخه‌ی تولید مثل خود، برای خواب زمستانی آماده می‌شدند. این امر ممکن است به بقای آن‌گونه‌ها به‌ویژه پستانداران، برخی دوزیستان، پرندگان و کروکدیل‌ها کمک کرده باشد. این گونه‌ها در زمان برخورد به احتمال زیاد در لانه‌ها یا غارها پناه گرفته بودند.
نویسندگان می‌نویسند «گونه‌های دارای دوره‌ی برتخم‌نشینی طولانی‌تر نظیر خزندگان غیرپرنده شامل پتروسورها و اغلب دایناسورها به احتمال قوی در مقایسه با سایر گروه‌ها (نظیر پرندگان) دربرابر آشفتگی‌های ناگهانی محیطی آسیب‌پذیرتر بودند. درواقع، اکوسیستم‌های نیم‌کره‌ی جنوبی که در پاییز جنوبی درگیر حادثه شدند، ظاهراً دو برابر سریع‌تر از جوامع نیم‌کره‌ی شمالی خود را بازیابی کردند؛ اتفاقی که با تأثیر فصلی بر ترمیم زیستی سازگار است.»
نظرات