راز شهاب سنگ نادر چیکسولوب در انقراض دایناسورها

تصور کنید یک سنگ کمیاب و غیرمعمول، سرنوشت حیات روی زمین را دگرگون کرده باشد. این همان ایده‌ای است که نگاه دانشمندان به مرز کرتاسه-پالئوژن را تغییر می‌دهد: جرمی که دهانه چیکسولوب را ایجاد کرد، شاید از نوعی شهاب‌سنگ بسیار نادرتر از آن چیزی بوده که پیش‌تر تصور می‌شد.

برخوردگر چیکسولوب حدود ۶۶ میلیون سال پیش به منطقه‌ای کوبید که امروز بخشی از مکزیک است؛ برخوردی که انرژی عظیمی آزاد کرد، خود جرم را تبخیر کرد و دهانه‌ای به پهنای صدها کیلومتر بر جای گذاشت. پیامدهای جهانی این برخورد با رویداد انقراضی گره خورده است که حدود سه‌چهارم گونه‌های سیاره، از جمله دایناسورهای غیرپرنده، را از میان برد.

ردیابی هویت چیزی که دیگر وجود ندارد، رویکردی شبیه تحقیقات جنایی می‌خواهد. وقتی خود سنگ به بخار تبدیل شد، اثر انگشت‌های شیمیایی میکروسکوپی از خود به جا گذاشت که در لایه‌ای نازک از رس، هم‌زمان با مرز کرتاسه-پالئوژن در سراسر جهان ته‌نشین شد. پژوهشگران با خواندن این اثرها می‌توانند بازسازی کنند چه چیزی به زمین برخورد کرده و چرا پیامدهای آن تا این حد مرگبار بوده است.

سرنخ‌هایی در غبار: ایزوتوپ‌های فلزی و خانواده‌ای کمیاب از شهاب‌سنگ‌ها

یک تیم چندملیتی، نمونه‌های رس مرز کرتاسه-پالئوژن را که طی چند دهه گردآوری شده بود بررسی کرد و با اندازه‌گیری‌های ایزوتوپی بسیار حساس، به دنبال نسبت‌های شاخص اتم‌های نیکل گشت. ایزوتوپ‌های نیکل مانند نشانگر ژنتیکی برای رده‌های مختلف شهاب‌سنگ‌ها عمل می‌کنند، زیرا هر رده ترکیبی متمایز را حفظ کرده که از فرایندهای آغازین منظومه شمسی به ارث رسیده است.

نتیجه، دامنه مظنون را محدود می‌کند: یک کندریت کربن‌دار از رده اورنان یا سی‌او. کندریت‌های کربن‌دار سنگ‌هایی ابتدایی و سرشار از مواد فرار هستند که سهم کوچکی از شهاب‌سنگ‌های یافت‌شده روی زمین را تشکیل می‌دهند؛ نمونه‌های سی‌او در همین خانواده نیز کمیاب‌ترند. اگر سیگنال ایزوتوپی درست باشد، برخوردگر چیکسولوب به تبارى از بقایای فضایی تعلق داشته که فقط به‌ندرت در مجموعه‌ها و نمونه‌ها دیده می‌شود.

اثر انگشت‌های نیکل تنها خط شواهد نیستند. اندازه و خشونت این برخورد از پیش به‌خوبی محدود شده است: جرمی با قطر تقریبی ۱۰ تا ۱۵ کیلومتر که با سرعت برآوردی ۶۴ هزار کیلومتر بر ساعت، یا ۴۰ هزار مایل بر ساعت، برخورد کرد. آن انرژی خود جرم را نابود کرد، اما مواد پرتابی، شامل غبار ریز و گویچه‌هایی که به جو پرتاب شدند، در سراسر زمین نشستند و بقایای شیمیایی را حفظ کردند که آزمایشگاه‌های امروزی قادر به شناسایی آن‌ها هستند.

باقی‌مانده برخورد کرتاسه-پالئوژن. لایه تیره و غنی از رس مرز کی‌تی در استِونس کلینت دانمارک که در این مطالعه استفاده شد. 

شناسایی رده این سنگ، شیوه ارزیابی پژوهشگران درباره سازوکارهای احتمالی انقراض را تغییر می‌دهد. کندریت‌های سی‌او در مقایسه با برخی رده‌های دیگر شهاب‌سنگ، مقدار نسبتا کمی از عناصر فرار مانند گوگرد دارند. این نکته مهم است، زیرا ورود گوگرد به استراتوسفر می‌توانست با تشکیل ابرهای آئروسل باعث سرمایش سریع شود؛ سناریویی که اغلب برای توضیح مرگ‌ومیرهای گسترده مطرح می‌شود.

با یک برخوردگر از نوع سی‌او، این فرضیه که بار گوگردی خود سنگ، سازوکار اصلی کشتار بوده است، کمتر قانع‌کننده به نظر می‌رسد. در عوض، توجه به سوی حجم عظیم ذرات ریزدانه‌ای می‌رود که برخورد تولید کرد: دوده، سنگ هدف خردشده و قطره‌های شیشه‌ای بسیار کوچک که می‌توانستند آسمان را تیره کنند و فتوسنتز را برای سال‌ها مختل سازند.

دکتر فیلیپ کلایس، استاد مدعو دانشگاه بریتیش کلمبیا، مقابل نمایشی در موزه اقیانوس آرام زمین.

دکتر فیلیپ کلایس، یکی از نویسندگان همکار این تحلیل، می‌گوید: «فقط بخش بسیار ناچیزی از پرتابه در لایه رس مرز کرتاسه-پالئوژن سیاره حفظ شده است، زیرا کل شهاب‌سنگ هنگام برخورد تبخیر شد.» همین کمیابی، کار ایزوتوپی را از نظر فنی دشوار اما بسیار ارزشمند می‌کند: هرچه اندازه‌گیری دقیق‌تر باشد، محدودیت‌ها درباره ماهیت احتمالی برخوردگر محکم‌تر می‌شود.

این شناسایی برای سناریوهای انقراض چه معنایی دارد

به بیان روشن: اگر سنگ ورودی گوگرد کمتری حمل می‌کرده، نابودی جانوران و گیاهان احتمالا بیش از آنکه نتیجه یک زمستان فوری و سولفات‌محور باشد، به فروپاشی طولانی‌مدت نور خورشید و زنجیره‌های غذایی مربوط بوده است. ذرات ریز در استراتوسفر می‌توانند سال‌ها باقی بمانند و نور خورشید را پراکنده کنند؛ گرسنگی گیاهان نیز به‌صورت زنجیره‌ای در سراسر شبکه غذایی گسترش می‌یابد. تفسیر این تیم، تلاش‌های مدل‌سازی را به سمت عمق نوری آئروسل‌ها، مدت زمان مسدود شدن نور خورشید و تفاوت این اثر در مناطق اقلیمی گوناگون هدایت می‌کند.

چنین سنگ کمیابی از کجا آمده است؟ خاستگاه آن همچنان در حد گمانه‌زنی است. نامزدهای احتمالی شامل بخش‌های بیرونی کمربند سیارکی نزدیک مشتری یا نواحی دورتر منظومه شمسی هستند که از بقایای ابتدایی غنی‌اند. در هر صورت، برخورد جرمی با چنین تبار نادری، نقش رویدادهای کمیاب و تصادفی را در تاریخ زمین برجسته می‌کند.

دیدگاه کارشناس

دکتر النا مارتینز، دانشمند سیاره‌ای که در این مطالعه مشارکت نداشته، می‌گوید: «یافتن امضای سی‌او در رسوبات مرز کرتاسه-پالئوژن ما را وادار می‌کند درباره توالی واکنش‌های اقلیمی پس از برخورد دقیق‌تر باشیم. این یافته اصل وقوع یک برخورد خارق‌العاده را تغییر نمی‌دهد. بلکه دید ما را نسبت به سازوکارهایی دقیق‌تر می‌کند که به‌احتمال زیاد مسئول فروپاشی اکوسیستم بوده‌اند، یعنی دوده، غبار و آئروسل‌های دیرپا.»

دکتر فیلیپ کلایس، استاد مدعو دانشگاه بریتیش کلمبیا، مقابل نمایشی در موزه اقیانوس آرام زمین. 

جمع‌بندی

تعیین یک کندریت سی‌او به‌عنوان برخوردگر احتمالی چیکسولوب، پرونده انقراض پایان کرتاسه را نمی‌بندد. با این حال، سرفصل‌های آن را تغییر می‌دهد. این تفسیر تازه با جابه‌جا کردن تأکید از موجودی مواد فرار خود برخوردگر به سوی پوشش‌های جهانی غبار و دوده‌ای که به هوا فرستاد، مدل‌های اقلیم پس از برخورد را دقیق‌تر می‌کند و به هدف‌گذاری نمونه‌برداری‌های میدانی و آزمایش‌های آزمایشگاهی آینده کمک می‌کند. به نظر می‌رسد سرنوشت دایناسورها نه حاصل یک سرنخ شیمیایی واحد، بلکه نتیجه واکنش پیچیده و سیاره‌ای زمین به ضربه‌ای فوق‌العاده بداقبالانه بوده است.