دایناسورها پس از یخبندان شکوفتند: پژوهش جدید درباره آتشفشان قدیمی

انقراض تریاس-ژوراسیک: یک تحول بزرگ در تاریخ زمین

دوستداران تاریخ زمین، در ۲۰۱.۶ میلیون سال پیش یکی از پنج انقراض بزرگ زمین رخ داد که در آن سه‌چهارم از تمام گونه‌های زنده به‌طور ناگهانی ناپدید شدند. این انقراض همزمان با فوران‌های آتشفشانی عظیم بود که قاره‌ی پانگه‌آ، قاره‌ای بزرگ که تقریباً تمام خشکی‌های کره‌ی زمین را شامل می‌شد، را به دو نیم تقسیم کرد. میلیون‌ها مایل مکعب گدازه در طول حدود ۶۰۰,۰۰۰ سال فوران کرد و آنچه اکنون قاره‌های آمریکا، اروپا و شمال آفریقا نامیده می‌شود را از هم جدا کرد. این رویداد پایان دوره‌ی تریاس و آغاز دوره‌ی ژوراسیک را رقم زد، دوره‌ای که دایناسورها به‌وجود آمدند و جایگزین موجودات تریاس شدند و بر کره‌ی زمین تسلط یافتند.

مکانیسم‌های دقیق انقراض انتهایی تریاس مدت‌هاست که مورد بحث قرار گرفته‌اند، اما مهم‌ترین عامل، دی‌اکسید کربن ناشی از فوران‌ها بود که در طول هزاران سال جمع شده و دماها را به سطوح غیرقابل تحمل برای بسیاری از موجودات افزایش داد و اقیانوس‌ها را اسیدی کرد. با این حال، یک مطالعه‌ی جدید به این نتیجه رسیده که برعکس این موضوع صادق است: سردی، نه گرما، عامل اصلی بود. این مطالعه شواهدی ارائه می‌دهد که نشان می‌دهد به‌جای اینکه این فوران‌ها بر روی صدها هزار سال کشیده شود، نخستین فوران‌های گدازه که به پایان تریاس منجر شد، رویدادهای شگفت‌انگیزی بودند که هر کدام کمتر از یک قرن طول کشیدند.

در این بازه‌ی زمانی فشرده، ذرات سولفات که نور خورشید را منعکس می‌کنند، به جو پرتاب شدند و باعث خنک شدن کره‌ی زمین و یخ‌زدگی بسیاری از ساکنان آن شدند. دماهای به‌تدریج افزایش‌یافته در محیطی که از ابتدا گرم بود – دی‌اکسید کربن در اواخر تریاس سه برابر سطح امروز بود – ممکن است بعداً کار را تمام کرده باشد، اما آنچه بیشترین آسیب را وارد کرد، زمستان‌های آتشفشانی بودند، به گفته‌ی محققان. “دی‌اکسید کربن و سولفات‌ها نه تنها به‌طور معکوس عمل می‌کنند، بلکه در زمان‌های متفاوتی نیز تأثیر می‌گذارند”، گفت نویسنده‌ی اصلی، دنیس کنت از مؤسسه‌ی زمین‌شناسی لامونت-دوهرتی دانشگاه کلمبیا. “ساخت دی‌اکسید کربن و گرم کردن محیط زمان زیادی می‌برد، اما تأثیر سولفات‌ها تقریباً فوری است. این ما را به دنیای قابل درک انسان‌ها می‌آورد. این رویدادها در طول یک عمر اتفاق افتادند.”

این مطالعه به‌تازگی در نشریه‌ی Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است. انقراض تریاس-ژوراسیک مدت‌هاست که به فوران آنچه به‌عنوان استان ماگماتی مرکزی اقیانوس اطلس شناخته می‌شود، مرتبط دانسته شده است. در یک مطالعه‌ی پیشگامانه در سال ۲۰۱۳، کنت و همکارانش شاید قوی‌ترین پیوند را ارائه دادند. کنت که به مطالعه‌ی پالئومغناطیس می‌پردازد، یک معکوس قطبیت ثابت را در رسوبات درست زیر فوران‌های اولیه‌ی CAMP شناسایی کرد که نشان می‌دهد همه‌ی آنها در یک زمان در قسمت‌های گسترده‌ای از جهان اتفاق افتاده‌اند. همکاران سپس از ایزوتوپ‌های رادیواکتیو برای تاریخ‌گذاری آغاز آتشفشانی به ۲۰۱,۵۶۴,۰۰۰ سال پیش استفاده کردند، با کمی تغییر در چند ده هزار سال.

تحقیقات جدید درباره فوران‌های آتش‌فشانی CAMP

دانشمندان نتوانستند اندازه فوران‌های اولیه را به‌طور دقیق تعیین کنند، اما بسیاری بر این باور بودند که رسوبات عظیم CAMP برای تشکیل به زمان‌های طولانی نیاز داشته‌اند. در مطالعه جدید، کنت و همکارانش داده‌های رسوبات CAMP را در کوه‌های مراکش، سواحل خلیج فاندی نوا اسکوشیا و حوضه نیوآرک نیوجرسی همبسته کردند.

شواهد کلیدی آن‌ها شامل هم‌راستایی ذرات مغناطیسی در سنگ‌ها است که تغییرات گذشته قطب مغناطیسی زمین را در زمان فوران‌ها ثبت کرده است. به دلیل مجموعه‌ای پیچیده از فرآیندها، این قطب از محور ثابت چرخش سیاره – شمال واقعی – فاصله دارد و هر سال به اندازه چند دهم درجه تغییر موقعیت می‌دهد. به همین دلیل، قطب‌نماها به‌طور دقیق به سمت شمال اشاره نمی‌کنند. به‌خاطر این پدیده، ذرات مغناطیسی در گدازه‌هایی که در فواصل چند دهه از یکدیگر قرار دارند، همه در یک جهت اشاره می‌کنند، در حالی که ذراتی که مثلاً هزاران سال بعد قرار گرفته‌اند، به اندازه ۲۰ یا ۳۰ درجه در جهت دیگری اشاره خواهند کرد.

آنچه محققان کشف کردند، پنج پالس اولیه گدازه CAMP بود که در طول حدود ۴۰,۰۰۰ سال گسترش یافته بودند – هر کدام با ذرات مغناطیسی هم‌راستا، که نشان می‌دهد پالس گدازه‌ای در کمتر از ۱۰۰ سال به‌وجود آمده است، پیش از آنکه جابه‌جایی قطب مغناطیسی به‌وجود آید. آن‌ها می‌گویند این فوران‌های عظیم به قدری سولفات آزاد کردند که نور خورشید به‌طور عمده مسدود شد و باعث کاهش دما گردید. برخلاف دی‌اکسید کربن که برای قرن‌ها در جو باقی می‌ماند، آئروسل‌های سولفاته آتش‌فشانی معمولاً در عرض چند سال از جو بارش می‌کنند، بنابراین دوره‌های سرد ناشی از آن‌ها مدت زیادی طول نمی‌کشد. اما به دلیل سرعت و اندازه این فوران‌ها، این زمستان‌های آتش‌فشانی ویرانگر بودند.

محققان سری CAMP را با سولفات‌های ناشی از فوران آتش‌فشانی لاکی در ایسلند در سال ۱۷۸۳ مقایسه کردند که منجر به شکست‌های گسترده محصول شد؛ آن‌ها می‌گویند تنها پالس‌های اولیه CAMP صدها برابر بزرگ‌تر بودند. در رسوبات درست زیر لایه‌های CAMP، فسیل‌های دوره تریاس وجود دارد: خویشاوندان بزرگ زمینی و نیمه‌آبی کروکودیل‌ها، سوسمارهای درختی عجیب، دوزیستان غول‌پیکر با سرهای صاف و بسیاری از گیاهان گرمسیری. سپس آن‌ها با فوران‌های CAMP ناپدید می‌شوند. دایناسورهای کوچک پرنده برای ده‌ها میلیون سال پیش وجود داشتند و زنده ماندند و در نهایت به خوبی رشد کردند و بزرگ‌تر شدند، همراه با لاک‌پشت‌ها، سوسمارهای واقعی و پستانداران، احتمالاً به این دلیل که کوچک بودند و می‌توانستند در لانه‌ها زنده بمانند.

پل اولسن، یکی از نویسندگان این مطالعه و دیرینه‌شناس در لامونت-دوهرتی، گفت: “مقدار تأثیرات زیست‌محیطی به چگونگی تمرکز رویدادها مرتبط است. رویدادهای کوچک که در طول [ده‌ها هزار سال] پراکنده شده‌اند، تأثیر بسیار کمتری نسبت به همان حجم کل آتش‌فشانی که در کمتر از یک قرن متمرکز شده است، تولید می‌کنند. نتیجه کلی این است که گدازه‌های CAMP نمایانگر رویدادهای فوق‌العاده متمرکز هستند.” این مطالعه به‌طور مشترک توسط هواپی وانگ از دانشگاه علوم زمین چین، مُرگان شالر از مؤسسه پلی‌تکنیک رنسلر و محمد ات‌توحامی از دانشگاه محمد اول مراکش نوشته شده است.