.svg)
وقتی شن‌ها حرف می‌زنند؛ رازهای نخستین زندگی از دل اقیانوس‌های باستانی
دانه‌های باستانی اقیانوسی نشان می‌دهند که سطح کربن زمین در دوران‌های کلیدی تکامل، بسیار کمتر از آن چیزی بوده که پیش‌تر تصور می‌شد. این یافته‌ها نظریه‌های قدیمی درباره پیدایش حیات را به چالش می‌کشند و الگوهایی را آشکار می‌سازند که ممکن است آینده ما را نیز شکل دهند.
به گزارش پارسینه و به نقل از scitechdaily، دانشمندان مؤسسه ETH نظریه دیرینه‌ای را رد کرده‌اند که می‌گفت ذخایر عظیم کربن آلی محلول در اقیانوس‌ها موجب وقوع عصرهای یخبندان و ظهور حیات پیچیده بین ۱۰۰۰ تا ۵۴۱ میلیون سال پیش شده‌اند.
با استفاده از روشی نوآورانه برای تحلیل دانه‌های ریز اکسید آهن، این تیم برای نخستین بار توانست میزان کربن آلی محلول در اقیانوس‌های آن دوران را به‌طور مستقیم اندازه‌گیری کند.
نتایج نشان داد که اقیانوس‌های باستانی بین ۹۰ تا ۹۹ درصد کمتر از امروز کربن آلی محلول داشته‌اند. این کشف، دانشمندان را وادار می‌کند تا توضیحات تازه‌ای برای ارتباط میان تغییرات محیطی زمین و تکامل حیات بیابند.
کشف سرنخ‌های کربنی از گذشته دور
مطالعه گذشته‌های دور زمین بسیار دشوار است، زیرا بسیاری از رویدادهای مهم آن‌قدر قدیمی‌اند که شواهد مستقیمی از آن‌ها باقی نمانده. برای پر کردن این خلأ، دانشمندان معمولاً به نشانه‌های غیرمستقیم یا شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای تکیه می‌کنند.
اکنون گروهی به رهبری پروفسور جوردون همینگوی از ETH، موفق به شناسایی یک رکورد طبیعی نادر از آن جهان باستانی شده‌اند: سنگ‌های تخم‌مرغی‌شکل بسیار کوچکی از جنس اکسید آهن که می‌توانند میزان کربن ذخیره‌شده در اقیانوس‌های اولیه را نشان دهند.
در نگاه اول، این سنگ‌ها شبیه دانه‌های معمولی شن هستند، اما رشدشان متفاوت است. این سنگ‌ها که «اووید» نام دارند، مانند گلوله‌های برفی کوچک در کف دریا شکل می‌گیرند و لایه‌لایه رشد می‌کنند. در این فرآیند، مولکول‌های کربن آلی به سطح در حال رشد می‌چسبند و در ساختار معدنی قفل می‌شوند.
با تحلیل این مولکول‌های به‌دام‌افتاده، تیم همینگوی توانست سطح کربن آلی اقیانوس‌ها را تا ۱.۶۵ میلیارد سال پیش بازسازی کند. یافته‌ها که در ژورنال Nature منتشر شده‌اند، نشان می‌دهند که بین ۱۰۰۰ تا ۵۴۱ میلیون سال پیش، ذخایر کربن اقیانوس‌ها بسیار کمتر از آن چیزی بوده که دانشمندان تصور می‌کردند. این موضوع، توضیحات رایج درباره رویدادهای زمین‌شناسی و زیستی آن دوران را زیر سؤال می‌برد و دیدگاه تازه‌ای از تاریخ اولیه زمین ارائه می‌دهد.
اقیانوس؛ مخزن سازنده‌های حیات
کربن چگونه وارد اقیانوس‌ها می‌شود؟ از یک سو، دی‌اکسید کربن (CO₂) از هوا در آب دریا حل می‌شود و توسط جریان‌ها به اعماق منتقل می‌گردد، جایی که برای مدت طولانی باقی می‌ماند. از سوی دیگر، کربن آلی توسط موجودات فتوسنتزکننده مانند فیتوپلانکتون‌ها یا برخی باکتری‌ها تولید می‌شود. این موجودات ریز با استفاده از نور خورشید و CO₂، ترکیبات آلی تولید می‌کنند. پس از مرگ، آن‌ها به‌تدریج به کف دریا فرو می‌ریزند و اگر در مسیر خورده نشوند، کربن‌شان برای میلیون‌ها سال در کف دریا ذخیره می‌شود.
اما فقط فیتوپلانکتون‌ها نیستند که کربن تولید می‌کنند. سازنده‌های حیات دوباره استفاده می‌شوند: میکروارگانیسم‌ها فضولات و اجساد را تجزیه کرده و مولکول‌های سازنده را آزاد می‌کنند. این مولکول‌ها، کربن آلی محلول را تشکیل می‌دهند که آزادانه در اقیانوس شناور است؛ مخزنی عظیم که ۲۰۰ برابر بیشتر از کل کربن موجود در موجودات دریایی، کربن در خود دارد.
انقلاب اکسیژن؛ دگرگونی سیاره
بر اساس ناهنجاری‌های موجود در سنگ‌های رسوبی اقیانوسی، پژوهشگران تصور می‌کردند که این مخزن سازنده‌ها بین ۱۰۰۰ تا ۵۴۱ میلیون سال پیش بسیار حجیم بوده. این فرض برای مدت‌ها پایه‌ای برای توضیح هم‌زمانی عصرهای یخبندان و ظهور حیات پیچیده بود.
تولید فتوسنتزی سازنده‌های حیات با شکل‌گیری جو و موجودات پیچیده ارتباط نزدیکی دارد. تنها از طریق فتوسنتز بود که اکسیژن در جو تجمع یافت.
در دو موج موسوم به «فاجعه‌های اکسیژنی»، سطح اکسیژن به میزان کنونی ۲۱ درصد رسید. هر دو رویداد با عصرهای یخبندان شدید همراه بودند که کل سیاره را در یخ پوشاندند. با این حال، حیات همچنان به نوآوری ادامه داد: در فاجعه اول، بین ۲.۴ تا ۲.۱ میلیارد سال پیش، موجودات متابولیسمی را توسعه دادند که با کمک اکسیژن غذا را به انرژی تبدیل می‌کرد. این روش بسیار مؤثر تولید انرژی، زمینه‌ساز پیدایش موجودات پیچیده‌تر شد.
سطح کربن بسیار کمتر از انتظار
تیم همینگوی در حال بررسی ارتباط میان تحولات زمین‌شیمیایی و زیستی است. آن‌ها روشی جدید توسعه داده‌اند که با استفاده از ذرات کربن موجود در اوویدها، اندازه مخزن دریایی سازنده‌ها را در آن زمان به‌طور مستقیم تعیین می‌کند.
«نتایج ما با تمام فرضیات قبلی در تضاد است»، همینگوی می‌گوید. طبق اندازه‌گیری‌های انجام‌شده، بین ۱۰۰۰ تا ۵۴۱ میلیون سال پیش، اقیانوس‌ها نه بیشتر، بلکه ۹۰ تا ۹۹ درصد کمتر از امروز کربن آلی محلول داشته‌اند. تنها پس از فاجعه دوم اکسیژن بود که این مقدار به سطح کنونی یعنی ۶۶۰ میلیارد تن رسید.
نویسنده اصلی، نیر گالیلی، می‌گوید: «ما به توضیحات جدیدی برای ارتباط میان عصرهای یخبندان، حیات پیچیده و افزایش اکسیژن نیاز داریم.» او کاهش شدید ذخایر کربن را با ظهور موجودات بزرگ‌تر در آن زمان توضیح می‌دهد: موجودات تک‌سلولی و چندسلولی اولیه پس از مرگ سریع‌تر فرو می‌ریختند و بارش دریایی را افزایش می‌دادند.
اما این ذرات کربن در لایه‌های عمیق‌تر اقیانوس بازیافت نمی‌شدند، چون اکسیژن بسیار کمی در آنجا وجود داشت. آن‌ها در کف دریا ته‌نشین می‌شدند و باعث کاهش شدید مخزن کربن آلی محلول می‌گردیدند. تنها زمانی که اکسیژن در اعماق دریا تجمع یافت، این مخزن دوباره رشد کرد و به حجم کنونی رسید.
از اقیانوس‌های نخستین تا خطرات آینده
اگرچه دوره‌های مورد مطالعه بسیار دور هستند، اما یافته‌های این پژوهش برای آینده اهمیت دارند. آن‌ها دیدگاه ما را درباره چگونگی شکل‌گیری حیات روی زمین و شاید سیارات دیگر تغییر می‌دهند. همچنین به ما کمک می‌کنند بفهمیم زمین چگونه به اختلالات واکنش نشان می‌دهد — و انسان یکی از این اختلالات است.
گرمایش و آلودگی اقیانوس‌ها که ناشی از فعالیت‌های انسانی است، در حال کاهش سطح اکسیژن دریایی است. بنابراین، نمی‌توان احتمال تکرار رویدادهای توصیف‌شده را در آینده‌ای دور رد کرد.
ارسال نظر