فوران‌های باستانی، راز مرگبار اقیانوس‌ها: کشف علمی جدید از دوران کرتاسه!

تحقیقی درباره‌ی “آنوکسی اقیانوسی 1a” در دوران کرتاسه

با بررسی سنگ‌ها و فسیل‌های باستانی که از کوه آشیبِستو در ژاپن به دست اومدن، محققان تونستن زمان و دوره‌ی دقیقِ رویدادِ “آنوکسی اقیانوسی 1a” (OAE 1a) رو مشخص کنن. این اتفاق، یه اختلالِ زیست‌محیطیِ شدید بود که اکسیژن رو از اقیانوس‌های زمین حذف کرد. این رویداد باعث انقراض‌های مهمی، خصوصاً در میانِ پلانکتون‌ها شد. دانشمندا مدت‌ها بود که مشکوک بودن فوران‌های عظیمِ آتشفشانیِ زیر دریا باعث افزایش دی‌اکسید کربن (CO2)، گرم‌شدنِ جهانی و کاهش اکسیژن (که بهش میگن آنوکسی) در اقیانوس‌ها تو دورانِ مزوزوئیک شده. حالا یه تیم بین‌المللی از محققان، از جمله دانشمندای زمین‌شناسی دانشگاه نورث‌وسترن، زمان دقیقِ فوران‌های آتشفشانی و رویداد OAE 1a رو، که ۱۱۹.۵ میلیون سال پیش شروع شده، تعیین کردن. این تحقیق شواهدِ زیادی رو تأیید می‌کنه که نشون میده نشت CO2 از آتشفشان‌ها مستقیماً باعث این رویداد آنوکسی شده. همچنین، این مطالعه نشون داد که OAE 1a کمی بیش از ۱.۱ میلیون سال طول کشیده. این اطلاعاتِ جدید به دانشمندا کمک می‌کنه تا بهتر بفهمن سیستم آب‌وهوایی و اقیانوسی زمین چطوری کار می‌کنه و چطور به تغییرات، به خصوص در مورد گرم‌شدنِ فعلی، واکنش نشون میده.

این تحقیق اواخرِ ماه گذشته تو مجله‌ی “Science Advances” منتشر شد و به عنوان دقیق‌ترین و مفصل‌ترین زمان‌بندی برای یه رویدادِ آنوکسی اقیانوسی شناخته میشه. برد ساگمن، یکی از نویسنده‌های اصلی این تحقیق از دانشگاه نورث‌وسترن، میگه: “رویدادهای آنوکسی اقیانوسی، به عنوان بخشی از پیامدهای گرم‌شدنِ آب‌وهوایی در یه دنیای گلخونه‌ای اتفاق می‌افتن. اگه بخوایم پیش‌بینی‌های دقیقی در موردِ اتفاقاتی که طی دهه‌های آینده و به دلیل گرم‌شدنِ ناشی از انسان شاهدش خواهیم بود داشته باشیم، این اطلاعات خیلی ارزشمنده. بهترین راهِ فهمیدنِ آینده، نگاه کردن به داده‌های گذشته‌ست.”

یه نگاهی به دانشگاه نورث‌وسترن

دوران کرتاسه دو رویداد بزرگ و چندین رویدادِ کوچک‌ترِ آنوکسی اقیانوسی رو تجربه کرد که OAE 1a یکی از دو تای بزرگش بود. علتِ احتمالی: فوران‌های آتشفشانی که به سرعت مقادیر زیادی CO2 رو وارد اقیانوس و جو کردن. این آتشفشان‌ها معمولی نبودن، بلکه استان‌های آتشفشانیِ بزرگی بودن که طی چند میلیون سال تا یه میلیون کیلومتر مکعب بازالت فوران کردن. وقتی CO2 با آب دریا واکنش نشون میده، یه اسید کربنیکِ ضعیف تشکیل میده که عملاً پوسته‌ی موجوداتِ دریایی رو حل می‌کنه. این اسید، همراه با کمبود اکسیژن، عواقبِ جدی‌ای برای زندگی دریایی داره.

محققان برای اولین بار تو اواسطِ دهه‌ی ۱۹۷۰ به بررسی رویدادهای آنوکسی اقیانوسی پرداختن، بعد از کشفی که توسط زمین‌شناس دانشگاه نورث‌وسترن، سایمور شِلنگر و استاد دانشگاه آکسفورد، هیو جنکینز انجام شد. وقتی اونا نمونه‌های رسوبی از بستر اقیانوسِ آرام رو بررسی کردن، شیلهای سیاه و پر از کربنِ آلی رو پیدا کردن که با نمونه‌های مشابه از اقیانوس اطلس و سازه‌های سنگی تو ایتالیا شباهت داشت. کمبودِ وسیع اکسیژن، محتمل‌ترین توضیح برای وجود این رسوبات بود. آنوکسی مانع تجزیه‌ی مواد آلی از گیاهان و جانورانِ مرده میشه و باعث غنی‌شدنِ آلی در سطح جهانی میشه. پلانکتون‌ها و فسیل‌های دیگه به جای تجزیه شدن، ته نشین شدن و لایه‌های غنی از کربنِ آلی رو در سراسر جهان تشکیل دادن.

چطور شیلهای سیاه در اعماق اقیانوس‌ها و روی زمین همزمان شکل گرفتن؟

ساجمن پرسید: “چطور شیلهای سیاه در اعماق اقیانوس‌ها و روی زمین همزمان شکل گرفتن؟” و ادامه داد: “شلنگِر و جنکینز فهمیدن که باید یه رویداد جهانیِ بزرگی وجود داشته باشه که باعث کاهش اکسیژن از سطح اقیانوس تا کف دریا شده باشه.”

تاریخ، تو دلِ سنگ‌ها حبس شده

تو این مطالعه‌ی جدید، محققین به جای بررسی اعماق اقیانوس، به لایه‌های باستانی در لبه‌ی شمال غربی کوه‌های جزیره‌ی هوکایدو در ژاپن نگاه کردن. این سنگ‌ها یا توف‌ها از خاکستر آتشفشانی تشکیل شدن که به مرور زمان رسوب کردن و سفت شدن. فعالیت‌های تکتونیکی این لایه‌ها رو در حین شکل‌گیریِ جزایر ژاپن، بالاتر از سطح دریا قرار داد و اونها رو در جایی قابل دسترس و آشکار گذاشت، جایی که جویبارها از میانِ جنگل‌های معتدل هوکایدو رد میشن.

ساجمن، دانشجوی دکتراش لوکا پودِرکا و همکارانش با جمع‌آوری و تحلیلِ توف‌ها، نگاهی به تاریخ زمین‌شناسی انداختن. ساجمن گفت: “ماگما از یه آتشفشان به شکل مایع بیرون میاد و بعد شروع به سرد شدن می‌کنه. تو این فرآیند، بلورها شروع به شکل‌گیری می‌کنن. وقتی توف سفت میشه، بلورها تبدیل به یه سیستمِ بسته‌ی کوچیک میشن. اونا اتم‌ها رو قفل می‌کنن و بعضی از این اتم‌ها، مثل اورانیوم، شروع به تجزیه شدن می‌کنن. این یعنی از یه ایزوتوپ به ایزوتوپِ دیگه تبدیل میشن. این یه ابزار برای تعیینِ زمانِ فوران و در نتیجه، تاریخِ یه لایه‌ی خاص در میانِ یه توده‌ی سنگیِ رسوبی محسوب میشه.”

تخصصِ اعضای تیم از دانشگاه توهوکو در ژاپن، دانشگاه دورهَم در بریتانیا و دانشگاه نورث‌وسترن روی شناسایی و مقایسه‌ی جهانیِ لایه‌ها تمرکز داره، در حالی که همکارای ما در دانشگاه ویسکانسین-مدیسون و دانشگاه ایالت بویز تو تحلیل‌های ژئوشیمیایی مهارت دارن.

استفاده از ایزوتوپ‌های مختلف

محققان همچنین از انواع دیگه‌ای از ایزوتوپ‌ها مثل کربن استفاده کردن که تغییراتِ همزمان در چرخه‌ی کربن رو ردیابی می‌کنه و از ایزوتوپِ اوسمیوم که فعالیت‌های آتشفشانی و تغییراتِ شیمیایی اقیانوس رو بررسی می‌کنه. ساجمن گفت: “این سیستم‌های ایزوتوپی، ابزارهایی برای مقایسه‌ی دورانِ OAE1a بین سایت‌های هوکایدو، جنوب فرانسه و جاهای دیگه در سراسر جهان فراهم می‌کنن. اونا نشانه‌هایی رو در مورد زمان‌های مختلف در تاریخِ زمین به ما میدن.”

مشخص کردن زمان دقیق

بر اساس این شواهد، یه تغییر ناگهانی تو نسبتِ ایزوتوپ‌های کربن که اول به دلیلِ افزایش یهویی CO2 آتشفشانی به چرخه‌ی کربن و بعد به دلیلِ مدفون شدنِ مواد آلی رخ داد، تو اوایلِ دوران کرتاسه و در آغاز OAE 1a اتفاق افتاد. تغییرِ همزمان تو نسبت‌های ایزوتوپی اوسمیوم نشون میده که مواد آتشفشانی به شکلِ وسیعی وارد آب‌های اقیانوس شدن. زمانِ این رویدادها با فورانِ مجموعه‌ی آتشفشانی “آنتونگ جاوا نوئی”، یه استان آتشفشانیِ بزرگ به اندازه‌ی آلاسکا در اقیانوسِ آرامِ جنوب غربی، مطابقت داره.

حالا که محققان می‌دونن اقیانوس‌ها ۱.۱ میلیون سال طول کشیده تا از افزایش شدید CO2 بهبود پیدا کنن، درکِ بهتری از مدت زمانِ تأثیراتِ رویدادهای گرم‌شدنِ ناشی از CO2 و اثراتِ مرتبط، مثل آنوکسی اقیانوسی، به دست آوردن. ساجمن گفت: “ما در حال حاضر تو خلیج مکزیک مناطقی رو با سطح اکسیژنِ کم می‌بینیم. تفاوت اصلی اینه که رویدادهای گذشته طی ده‌ها هزار تا میلیون‌ها سال اتفاق افتادن. ما داریم سطح گرم‌شدنِ تقریباً مشابه (یا بیشتر) ایجاد می‌کنیم، ولی این کار رو تو کمتر از ۲۰۰ سال انجام میدیم.”

“`