از نابودی تا شکوفایی؛ چگونه برخورد سنگی بسیار عظیم به زمین به رشد حیات اولیه کمک کرد؟

درحدود ۶۶ میلیون سال پیش، یک سنگ فضایی ۱۰ کیلومتری در محل شبه‌جزیره یوکاتان کنونی در خلیج مکزیک سقوط کرد. براثر این رویداد برخوردی، حفره‌ای در ابعاد ایالت مریلند آمریکا به وجود آمد، طوفان‌های آتشین در جهان شعله‌ور شد و تقریبا ۷۵ درصد از گونه‌های روی زمین نابود شدند.

آن فاجعه‌ی باستانی برای دایناسورهایی که به ورطه‌ی انقراض کشیده شدند، درعمل پایان دنیا بود؛ اما از میان خاکستر بازماندگان، اجداد پستاندار ما پدید آمدند و عصر پرجنب‌وجوش جدیدی در تاریخ زمین آغاز کردند. بدون آن برخورد ویرانگر، ما انسان‌ها امروز وجود نداشتیم.

بااین‌حال، برخورد سنگ قاتل دایناسورها درمقایسه با سیارکی که خیلی قبل‌تر، درحدود ۳٫۲۶ میلیارد سال پیش به زمین اصابت کرد، رویدادی معمولی به‌نظر می‌آید. براساس پژوهشی جدید، ویرانی ناشی از برخورد آن سنگ فضایی بزرگ به زمین آغازین نیز آغازگر فصلی تازه در تاریخ حیات سیاره بود.

پژوهش روی بقایای آن برخورد ۳٫۲۶ میلیارد ساله، نشان می‌دهد حیات میکروبی که تنها نوع حیات آن زمان بوده، احتمالا براثر برخورد شهاب‌سنگی بین ۵۰ تا ۲۰۰ برابر شهاب‌سنگ قاتل دایناسورهای غیرپرنده، شکوفا شد. این برخورد درست در زمان نوزادی منظومه ‌شمسی رخ داد؛ یعنی زمانی که برخوردهای سیارکی بسیار رایج‌تر بودند.

شهاب‌سنگ یادشده که S2 نامیده می‌شود، زمانی روی سیاره‌مان سقوط کرد که حیات تک‌سلولی تنها حیات موجود روی زمین بود. نابودی ناشی از آن برخورد که در کرانه‌های دماغه کاد کنونی در شرق ایالت ماساچوست آمریکا رخ داد، احتمالا باعث شکوفایی این شکل از حیات و در نهایت انفجار جمعیت باکتری‌ها و آرکی‌باکتری‌ها شد.

برخورد S2 به قدری بزرگ بود که حداقل ۱۰ هزار کیلومتر مکعب سنگ‌ تبخیر‌شده وارد آسمان کرد و سپس این سنگ‌ها به شکل قطره‌های مذاب متراکم دوباره روی زمین باریدند. عجیب نیست که این شرایط حتی برای حیات آغازین هم مهلک بوده است.

شواهد آن برخورد باستانی توسط گروهی از دانشمندان به رهبری نادیا درابون در آفریقای جنوبی به دست آمد. درابون و همکارانش شواهد برخورد را مربوط به عصر نخست‌زیستی (۴ میلیارد تا ۲٫۵ میلیارد سال پیش) ثبت کردند. در آن زمان، منطقه‌ی برخورد با دریایی کم‌عمق پوشیده شده بود و احتمالا از معدود نقاط روی زمین بود که سنگ‌هایش با جزئیات بالایی تا امروز دوام آورده‌اند.

یافته‌ها نشان می‌دهند در کنار حجم سنگ‌های تبخیر شده، برخورد S2 همچنین باعث ایجاد سونامی‌های عظیم و تبخیر لایه‌ی فوقانی اقیانوس شد؛ اما در عین حال فسفر و دیگر عنصر‌های ضروری زیستی را وارد دریاها کرد و به انفجار حیات انجامید.

پژوهشگرها در لایه‌های سنگی می‌توانند گویچه‌های کوچک شیشه‌مانند را ببینند. این گویچه‌ها زمانی شکل می‌گیرند که شهاب‌سنگ برخوردی سنگ‌های حاوی سیلیکا را ذوب کند. آن‌ها همچنین ممکن است شاهد جوش‌سنگ‌ها یا سنگ‌های تشکیل شده از دیگر توده‌های سنگ باشند. این جوش‌سنگ‌ها مدرکی برای سونامی‌های سراسری هستند که بستر دریاها را شکافتند و سنگ‌ریزه‌ها را به توده‌های فشرده تبدیل کردند. شیمی لایه‌های سنگی، شواهدی از بقایای شهاب‌سنگ را نشان می‌دهد که از نوع اولیه‌ی سنگ‌های فضایی موسوم به کندریت کربن‌دار است. قطر این سنگ بین ۳۷ تا ۵۸ کیلومتر بود.

گرچه سایت آفریقای جنوبی از برخورد فاصله‌ی زیادی داشت، پیامدهای این رویداد جدی بود؛ چرا که نه‌تنها باعث وقوع سونامی سراسری شد، بلکه غباری را در هوا پخش کرد که مسدود شدن نور خورشید را به دنبال داشت. مواد معدنی تبخیر‌شده نشان می‌دهند که برخورد یادشده جو را به اندازه‌ی کافی داغ کرد تا لایه‌های فوقانی اقیانوس‌ها تبخیر شوند.

اگر پیش از برخورد S2 در حدود سه میلیارد سال پیش برفراز سیاره زمین پرواز می‌کردید، با چشم‌اندازی متفاوت با ظاهر کنونی زمین روبه‌رو می‌شدید. در آن زمان بسیاری از بخش‌های زمین با آب پوشیده شده بود و خشکی‌ها به چند آتشفشان و جزیره‌های بزرگ‌تر محدود بود که به بالای سطح اقیانوس آمده بودند. اقیانوس‌های سراسر جهان هم دو برابر زمان کنونی آب داشتند؛ چرا که فضای داخلی زمین هنوز به اندازه‌ی کافی سرد نشده بود تا بتواند رطوبت را جذب کند.

بدون وجود قاره‌های بزرگ که دچار فرسایش شوند و مواد معدنی خود را به رودخانه‌ها بفرستند، اقیانوس از مواد اساسی مثل فسفر، مس، مولیبدنوم و نیکل محروم بود. جو و اقیانوس هم هیچ اکسیژن آزادی نداشتند؛ عنصری که امروزه بیش از بیست درصد از هوای سیاره‌مان را تشکیل می‌دهد و باعث بقای جانوران، گیاهان و قارچ‌ها شده است. زمین احتمالا پناهگاه تنها یک تا دو درصد از حیاتی بود که امروزه می‌شناسیم.

چند دهه یا چند سال پس از برخورد S2، حیات دوباره به شکل بهتری به زمین بازگشت؛ زیرا در دوران پسابرخورد، عنصرهای ضروری برای حیات افزایش یافتند. اولین عنصر فسفر، ماده‌ی معدنی ضروری بود. امروزه فسفر عامل فرسایش سنگ‌های قاره‌ای و ریخته شدن آن‌ها به داخل اقیانوس‌ها است.

دومین عنصر آهن بود که در اقیانوس عصر نخست‌زیستی به فراوانی یافت می‌شد، اما در دریاهای کم‌عمق فراوانی اندکی داشت. سونامی حاصل از برخورد شهابی باعث شد اقیانوس‌ها ترکیب شوند و این فلز به بخش‌های کم‌عمق‌تر راه پیدا کند. سنگ‌های سرخ در لایه‌های فوقانی برخورد، نشان‌دهنده‌ی این تغییر محیطی هستند.

پژوهش‌های بیشتر به توصیف چگونگی آغاز شکوفایی حیات روی سیاره‌ی جوان کمک می‌کنند. سوابق زمین‌شناسی نشان می‌دهند شهاب‌سنگ‌های بزرگ‌تر از سیارک قاتل دایناسورها حداقل هر ۱۵ میلیون سال به زمین برخورد می‌کردند. پژوهشگران حدس می‌زنند که برخی از آن سیارک‌ها ممکن است تا ۳۵۰ برابر بزرگ‌تر از سنگ قاتل دایناسورها بوده باشند.

پژوهشگرها همچنان با بررسی منطقه به جستجوی شواهد برخوردهای سیارکی، سونامی‌ها و دیگر حوادث ویرانگر ادامه می‌دهند؛ رویدادهایی که به ما کمک می‌کنند داستان سیاره آبی خود را بهتر درک کنیم.