داستان یک انقراض – قسمت اول

داستان زمین در سنگ‌های رسوبی‌اش نوشته شده است. این تغییرات کاملاً تدریجی هستند، انواع فسیل‌هایی که در لایه‌های رسوبی یافت می‌شوند، معمولاً فقط تفاوت کمی با لایه‌های زیرین دارند. ولی باقیمانده‌ی فسیل جاهایی وجود دارد که تغییرات در آن بسیار ناگهانی است. یکی از جهش‌های بسیار غیر عادی در این تاریخ، در مرز بین دوره‌ی (KT) است که در شصت و پنج میلیون سال پیش اتفاق افتاده. فسیل‌هایی که در تخته‌سنگ‌های رسوبی در پایان دوره‌ی کرتاسه یافت‌ شده‌اند، با آن‌هایی که متعلق به فقط کمی بعد، در دوره‌ی ترشیاری، به طور ناگهانی ناپدپد گردیدند. از جمله پوسته‌های پیچ‌دار صدف‌ها، که در اقیانوس‌های روی زمین صدها میلیون‌ سال پیش به وجود آمدند، به هیچ وجه در لایه‌های تخته‌سنگ‌های آغازی ترشیاری حضور ندارند. بسیار گونه‌های دیگری از موجودات دریایی از باقیمانده‌ی فسیلی ناپدید شده‌اند. دسته‌ی گسترده‌ای از درختان و گیاهان و پرندگان و نیز دایناسورها، پادشاهان مسلم صد و شصت میلیون ساله‌ی زمین، از تاریخ محو گردیده‌اند. حال به بررسی انقراض تی‌-رکس خواهیم پرداخت.

مدارک قابل بحثی در این مورد وجود ندارد. فقط کمی از قسمت‌های بدنش، بیشتر از ده میلیون سال قدمت دارد. فسیل‌های تی‌-رکس از رسوبات کرتاسه به دست آمده و هیچ فسیلی متعلق به رسوبات ترشیاری در دست نیست. اما مدارکی برای گفتن اینکه آیا جنایتی آنی رخ داده یا طی یک دوره‌ی میلیون ساله، آخرین رسوبات در دوره‌ی کرتاسه و اولین رسوبات دوره‌ی ترشیاری تشکیل شده‌اند، وجود ندارد. تا اواخر دهه‌ی ۱۹۷۰، دیدگاه بسیاری از زمین‌شناسان، «« هم‌ریختی»» قراردادی بود. مبنی بر اینکه تمام تغییرات زمین‌شناسی به تدریج اتفاق افتاده است. انقراض KT ممکن است اتفاقی در نگاشت فسیلی به نظر برسد، ولی احتمالاً این حادثه در بیشتر از یک دوره‌ی چندین میلیون ساله به عنوان نتیجه‌‌ای از تغییرات آب و هوا یا تغییری در سطح دریا روی داده است.

در پایان این دهه، یک زمین‌شناس جوان آمریکایی، «« والتر آلوارز»» به این فکر افتاد که شاید دیدگاه قراردادی اشتباه باشد. آلوارز مشغول مطالعه‌ی کتاب تاریخ معتبری بود. سنگ آهک ««اسکاگلیاروسا»» خارج از شهر کوچک قرون وسطایی گابیو در ایتالیا وجود دارد. گابیو در رشته‌ کوه‌های آلپ واقع شده و سنگ آهک سرخ زیبایی روی سراشیبی دره‌های خارج شهر یافت می‌شود. این سنگ آهک میلیون‌ها سال پیش در اعماق اقیانوس قرار داشت. این سنگ، در کف اقیانوس با رسوب آهسته‌ی رگه‌‌های کلسیت‌های معدنی خارج از آب دریا به وجود می‌آمد و بعدها در پوسته‌ی زمین به کوه تبدیل می‌گردید. بسترهای سنگ آهکی ۴۰۰ متر ضخامت دارد و بدین ترتیب مدرک پیوسته‌ای از تاریخ زندگی بر زمین که طی صدها میلیون سال پوشیده است، شکل گرفته است. سنگ آهک زیر دریا شکل گرفته بود و بنابراین فسیل‌هایی که در بر داشت، فسیل موجودات ««ریشه‌پای»» هستند. این موجودات جانداران شناور کوچکی هستند که وقتی می‌میرند، به اعماق اقیانوس فرو می‌روند و در تخته سنگ آهکی به هم می‌پیوندند. آنها مشکلات تی‌-رکس را نداشتند. هر قطعه‌ی کوچک از سنگ آهک می‌تواند شامل صدها نوع مختلف از فسیل موجودات ریزپای باشد.

آلوارز توضیح می‌دهد که در حالیکه مشغول استخراج یک تحقیق علمی مهم اما روزمره یعنی مطالعه درباره‌ی خواص مغناطیسی سنگ آهک اسکاگلیاروسا بود، به این فکر می‌کرد که چرا دایناسورها منقرض شده‌اند. زمانی که او در سنگ آهک به مرز KT نگریست، کشف کرد که برخی از قطعه‌های بزرگ موجودات ریشه‌پای درست روی رگه‌های لایه‌های دوره‌ی کرتاسه یافت می‌شود ولی به هیچ وجه در لایه‌های دوره‌ی ترشیاری وجود ندارند. او به این نتیجه رسید که این حادثه واقعاً شبیه به یک انقراض ناگهانی بوده است. تکه‌های قابل دسترس تاریخ توسط استخوان‌های دایناسورها، امکان دارد با یک انقراض تدریجی بیشتر از میلیون‌ها سال سازگار باشد ولی تغییر ناگهانی در فسیل موجودات ریز ریشه‌پا طوری به نظر می‌رسد که گویی اتفاقی ناگهانی رخ داده است. آلوارز همچنین یادآور شد که بین آخرین لایه‌های سنگ آهک کرتاسه و اولین لایه‌های سنگ آهک ترشیاری یک لایه خاک رس وجود دارد. در حدود یک سانتی‌متر ضخامت که به هیچ وجه دارای هیچ نوع فسیلی نیست. او از خود پرسید آیا هیچ راهی برای تخمین اینکه چقدر طول کشیده تا این لایه خاک رس رسوب کند، وجود دارد؟

در مورد این نکته تقریباً سایر زمین‌شناسان نیز با ناامیدی گیر افتاده بودند. هر چند پدر والتر، لوییس، یک فیزیک‌دان بود، اما خود را محدود به مطالعات فیزیکی نمی‌کرد (او برنده‌ی جایزه‌ی نوبل سال ۱۹۶۸ بود) و علایقی خارج از زمینه‌ی فیزیک داشت. والتر آلوارز در مورد انقراض KT و لایه‌ی خاک رس با پدرش صحبت کرد. لوویس بعد از چند آغاز اشتباه، نظریه‌ی غبار شهاب‌سنگ‌ها را مطرح کرد. صرف نظر از شهاب‌سنگ‌های بزرگ، زمین به طور مداوم توسط خرده‌ سنگ‌های فضایی بمباران می‌شود. این نم‌نم باریدن غبار از فضا، که به آهستگی روی سطح زمین انباشته می‌شود، یک نوع ساعت به وجود آورده‌ است. آلوارز پی برد که اگر بتواند روشی برای اندازه‌گیری مقدار گرد و غبار شهاب‌سنگ‌ در لایه‌ خاک رس کشف کند، می‌تواند مدت زمانی که طول کشیده خاک رس ته‌نشین شود را بیابد.

Luis and Walter Alvarez (L-R) at the K-T Boundary in Gubbio, Italy 1981

اگر این ته‌نشینی به آهستگی باشد، خاک رس شامل مقدار زیادی گرد و غبار خواهد بود و اگر با سرعت انجام شود، این لایه به هیچ وجه حاوی چیزی نخواهد بود. خوشبختانه او قبلاً این روش را یافته بود. بعضی از عناصر شیمیایی وجود دارند که به ندرت در تخته‌سنگ‌های زمین یافت می‌شوند ولی در شهاب‌سنگ‌ها و سیارک‌ها نسبتا متداول هستند. یکی از این عناصر ایریدیم است. با اندازه‌گیری مقدار ایریدیم در لایه‌ی خاک رس، این امکان وجود دارد که مقدار گرد و غبار  شهاب‌سنگی را که دارا می‌باشد، تخمین زد. آلوارز محاسبه کرد که اگر لایه‌ی خاک رس بیشتر از هزاران سال رسوب کرده باشد، حدوداًً یک اتم در هر ده میلیارد اتم، ایریدیم خواهد بود. در صورتی که اگر لایه‌ی خاک رس به طور ناگهانی ته‌نشین شده باشد، به هیچ وجه هیچ اتم ایریدیمی وجود نخواهد داشت. البته بیرون کشیدن یک اتم از میان ده میلیارد اتم بسیار دشوار است. اما آلوارز کسی را می‌شناخت که روش اندازه‌گیری مقادیر کوچک را یافته بود. خوشبختانه این مرد، فرانک آسارو، در دانشگاهی کار می‌کرد که والتر آلوارز و پدرش آنجا بودند، یعنی دانشگاه برکلی. والتر آلوارز چند نمونه از خاک رس را به فرانک آسارو داد و این انتظار برای چند ماه به طول انجامید.

بعد از تقریباً ده ماه، والتر آلوارز با پدرش مکالمه‌ای تلفنی داشت: فرانک آسارو تحلیل‌هایش را کامل کرده بود و البته برخی مطالب اشتباه بودند. بعد از روش‌های تجربه‌شده، پس از بررسی مجدد و البته دقیق‌تر دریافت که مقدار ایریدیم لایه‌ی خاک رس خیلی بیشتر از مقدار مورد انتظار بود. به ازای هر ده میلیارد اتم، نود اتم ایریدیم وجود داشت، درست نود برابر مقدار انتظار، حتی اگر لایه‌ی خاک رس بیشتر از چند هزار سال پیش تشکیل شده بود.

چه چیز می‌توانست چنین نتیجه‌ی شگفت‌آوری را توضیح دهد؟

ادامه‌ دارد …

بیگ بنگ

http://en.wikipedia.org/wiki/Walter_Alvare

http://en.wikipedia.org/wiki/Luis_Walter_Alvarez

http://en.wikipedia.org/wiki/Frank_Asaro