زمین در عصر یخبندان: فاجعه‌ای که 10 میلیون سال طول کشید!

دگرگونی‌های آب و هوایی زمین در واپسین عصر یخبندان

در پایان آخرین دوره‌ی یخبندان جهانی، سیاره‌ی زمین با چنان **تحولات اقلیمی** روبرو شد که به شدت تحت تأثیر قرار گرفت و به سرزمینی **یخ‌زده و لجن‌زار** مبدل گشت. نتایج یک پژوهش به رهبری دانشگاه ویرجینیا تک، اولین شواهد ژئوشیمیایی مستقیمی را از این دوران لجن‌زار ارائه می‌دهد، دورانی که به عنوان دوره‌ی «اقیانوس پلوم‌ورلد» شناخته می‌شود. در این دوره، میزان بالای دی‌اکسید کربن باعث شد تا زمین یخ‌زده، وارد فاز ذوب سریع و گسترده‌ای شود. تیان گان، نویسنده‌ی ارشد این تحقیق که پیش‌تر محقق پسادکتری دانشگاه ویرجینیا تک بود، اظهار داشت: «یافته‌های ما پیامدهای مهمی را برای فهم تغییرات اقلیمی و شیمی اقیانوس‌های زمین پس از اوج سرمای آخرین دوره‌ی یخبندان جهانی، به همراه دارد.» گان در این بررسی با شوهی شیاو، زمین‌شناس، همکاری داشته است. نتایج این تحقیق، در تاریخ ۵ نوامبر در نشریه‌ی Proceedings of the National Academy of Sciences به چاپ رسید.

زمینِ یخ‌بسته و دگرگون شده

آخرین دوره‌ی یخبندان جهانی حدود ۶۳۵ تا ۶۵۰ میلیون سال پیش رخ داد، زمانی که دانشمندان معتقدند دماهای جهانی کاهش یافته و یخ‌های قطبی شروع به گسترش در تمام نیمکره‌ها نمودند. یخ‌های فزاینده، نور خورشید را بیشتر از زمین بازتاب می‌دادند و این امر باعث کاهش بیشتر دماها شد. شیاو، که اخیراً به آکادمی ملی علوم پیوسته، می‌گوید: «یک چهارم اقیانوس به دلیل وجود مقادیر بسیار کم دی‌اکسید کربن یخ زده بود.» وقتی سطح اقیانوس‌ها مسدود شد، رشته‌ای از واکنش‌ها متوقف گردید: چرخه‌ی آب متوقف شد. تقریباً هیچ تبخیر و بارش باران یا برف وجود نداشت. بدون وجود آب، فرآیند کندی که دی‌اکسیدکربن را مصرف می‌کند و به نام فرسایش شیمیایی موسوم است، به شدت کاهش یافت. در این فرآیند، سنگ‌ها دچار فرسایش و تجزیه می‌شوند. بدون فرسایش، دی‌اکسید کربن در اتمسفر انباشته شد و گرما را در خود محبوس نمود.

تغییرات اقلیمی و تأثیرات آن بر حیات

شیاو می‌گوید: «فقط مسئله‌ی زمان بود تا میزان دی‌اکسید کربن به حدی برسد که الگوی یخ بشکند. وقتی این اتفاق افتاد، احتمالاً با یک پایان فاجعه‌آمیز مواجه می‌شدیم.»

دنیای پلوم

ناگهان گرما شروع به افزایش کرد. یخ‌های قطبی به تدریج عقب‌نشینی کردند و اقلیم زمین به شکل چشمگیری به سمت وضعیتی مرطوب و لزج بازگشت. در بازه‌ی زمانی ۱۰ میلیون سال، میانگین دمای جهانی از منفی ۵۰ تا ۱۲۰ درجه فارنهایت (منفی ۴۵ تا ۴۸ درجه سلسیوس) نوسان داشت. اما یخ‌ها هم‌زمان ذوب نمی‌شدند و با آب دریا ترکیب نمی‌شدند.

یافته‌های این تحقیقات، دنیایی بسیار متفاوت‌تر از آنچه تصور می‌کنیم را نشان می‌دهد: رودخانه‌های وسیع آب یخچالی که به مانند سونامی معکوس از خشکی به سمت دریا سرازیر می‌شوند و سپس بر روی آب‌های اقیانوسی با غلظت و شوری بیشتر، قرار می‌گیرند.

پژوهشگران این تصویر از دنیای باستانی را با بررسی مجموعه‌ای از سنگ‌های کربناتی که در پایان عصر یخبندان شکل گرفته بودند، ترسیم کردند. آن‌ها یک نشانه‌ی ژئوشیمیایی ویژه، یعنی فراوانی نسبی ایزوتوپ‌های لیتیم که در سنگ‌های کربناتی ثبت شده بود را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند. بر اساس نظریه‌ی اقیانوس پلوم، نشانه‌های ژئوشیمیایی آب شیرین در سنگ‌های تشکیل‌شده در نزدیکی آب‌های ذوب‌شده، قوی‌تر از سنگ‌های تشکیل‌شده در آب‌های عمیق و شور دریا خواهد بود و دقیقاً همین چیزی است که پژوهشگران مشاهده کردند.

شیاو اظهار داشت: «این یافته‌ها، مرزهای تغییرات محیطی را بهتر مشخص می‌کنند، اما همچنین به پژوهشگران بینش بیشتری در مورد حدود تحمل‌پذیری زیستی و استقامت حیات، در شرایط شدید – گرم، سرد و لجن‌زار – می‌دهد.»

همکاران تحقیق

• بن گیل، استاد همکار ژئوشیمی رسوبی در دانشگاه ویرجینیا تک
• موریسون نولان، دانشجوی سابق، اکنون در دانشگاه دنیسون
• همکارانی از آکادمی علوم چین، دانشگاه مریلند در کالج پارک، دانشگاه مونیخ در آلمان، دانشگاه کارولینای شمالی در چپل هیل و دانشگاه نوادا در لاس وگاس