شواهد جدید: چه زمانی زمین یخ‌بندان بود؟

تحولات اقلیمی زمین در پایان آخرین دوره یخچالی جهانی

در پایان آخرین دوره یخچالی جهانی، زمین به حدی از **تغییرات اقلیمی** رنج می‌برد که **عمیقاً منجمد** شده و به یک سیاره شل و لزج تبدیل گردید. نتایج یک مطالعه تحت رهبری دانشگاه ویرجینیا تک، اولین شواهد ژئوشیمیایی مستقیم از این دوران شل و لزج، که به عنوان «دوران اقیانوس پلوم‌ورلد» شناخته می‌شود، را ارائه می‌دهد. در این دوران، سطح بالای دی‌اکسید کربن باعث شد تا زمین منجمد به یک دوره ذوب سریع و وسیع وارد شود. تیان گان، نویسنده اصلی این تحقیق و پژوهشگر سابق پسادکتری دانشگاه ویرجینیا تک، گفت: «نتایج ما پیامدهای مهمی برای درک تغییرات اقلیمی و شیمی اقیانوس زمین پس از شرایط شدید آخرین دوره یخچالی جهانی دارد.» گان در این مطالعه با شوهی شیاو، زمین‌شناس، همکاری کرده است. این تحقیق در تاریخ ۵ نوامبر در نشریه Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شد.

زمین عمیقاً منجمد

آخرین دوره یخچالی جهانی حدود ۶۳۵ تا ۶۵۰ میلیون سال پیش رخ داد، زمانی که دانشمندان بر این باورند که دماهای جهانی کاهش یافته و یخ‌های قطبی شروع به گسترش در نیم‌کره‌ها کردند. یخ‌های در حال رشد، نور خورشید را بیشتر از زمین منعکس می‌کردند و این امر باعث کاهش دما شد. شیاو، که به تازگی به آکادمی ملی علوم پیوسته است، گفت: «یک چهارم اقیانوس به دلیل سطوح بسیار پایین دی‌اکسید کربن یخ زده بود.» زمانی که سطح اقیانوس مسدود شد، زنجیره‌ای از واکنش‌ها متوقف گردید: چرخه آب قفل شد. هیچ تبخیری و بارش بسیار کمی از باران یا برف وجود نداشت. بدون آب، فرآیند کندی که دی‌اکسید کربن را مصرف می‌کند، به نام هوازدگی شیمیایی، به شدت کاهش یافت. در این فرآیند، سنگ‌ها فرسایش یافته و تجزیه می‌شوند. بدون هوازدگی و فرسایش، دی‌اکسید کربن در جو انباشته شد و گرما را به دام انداخت.

تغییرات اقلیمی و تأثیرات آن بر زندگی

شیائو گفت: “تنها یک مسأله زمان بود تا سطح دی‌اکسید کربن به حدی برسد که الگوی یخ را بشکند. وقتی این اتفاق افتاد، احتمالاً به‌طور فاجعه‌آمیزی پایان خواهد یافت.”

دنیای پلوم

ناگهان گرما شروع به افزایش کرد. یخ‌های قطبی به تدریج عقب‌نشینی کردند و آب و هوای زمین به طرز شدیدی به سمت حالت مرطوب و چسبناک بازگشت. در عرض تنها ۱۰ میلیون سال، دماهای جهانی به طور متوسط از منفی ۵۰ تا ۱۲۰ درجه فارنهایت (منفی ۴۵ تا ۴۸ درجه سلسیوس) نوسان داشتند. اما یخ‌ها به طور همزمان ذوب نشده و با آب دریا ترکیب نشدند.

یافته‌های تحقیقات دنیای بسیار متفاوتی را نسبت به آنچه ما تصور می‌کنیم، به تصویر می‌کشند: رودخانه‌های وسیع آب یخچالی که مانند یک سونامی معکوس از خشکی به دریا می‌ریزند و سپس بر روی آب‌های اقیانوسی با غلظت و شوری بیشتر جمع می‌شوند.

محققان این نسخه از دنیای پیشاتاریخی را با بررسی مجموعه‌ای از سنگ‌های کربناته که در پایان عصر یخ جهانی شکل گرفته بودند، بررسی کردند. آن‌ها یک امضای ژئوشیمیایی خاص، یعنی فراوانی نسبی ایزوتوپ‌های لیتیم را که در سنگ‌های کربناته ثبت شده بود، تحلیل کردند. بر اساس نظریه اقیانوس پلوم، امضاهای ژئوشیمیایی آب شیرین در سنگ‌های تشکیل‌شده در نزدیکی آب‌های ذوب‌شده، قوی‌تر از سنگ‌های تشکیل‌شده در آب‌های عمیق و شور دریا خواهند بود و دقیقاً همین چیزی است که محققان مشاهده کردند.

شیائو گفت: “یافته‌ها مرز تغییرات زیست‌محیطی را بهتر مشخص می‌کنند، اما همچنین به محققان بینش بیشتری در مورد مرزهای زیست‌شناسی و تاب‌آوری زندگی در شرایط شدید – گرم، سرد و چسبناک – می‌دهند.”

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