دایناسورها: چگونه شواهد فسیل تکامل و انقراض آنها را توضیح می‌دهد

سه خط جداگانه از شواهد علمی داستان دایناسورها را توضیح می‌دهند: لایه‌های سنگی دقیقاً تاریخگذاری‌شده که نشان می‌دهند دایناسورها چه زمانی برای اولین بار ظاهر شدند، فسیل‌هایی که استخوان و رفتار آنها را حفظ می‌کنند، و امضاهای ایزوتوپی در سنگ‌های انتهای دوره کرتاسه که آنچه را که باعث انقراض آنها شد شناسایی می‌کنند. محققان هر سه را در دهه گذشته با روش‌های متنوعی از تاریخگذاری اورانیوم-سرب تا ژئوشیمی ایزوتوپی بهبود بخشیده‌اند.

ریشه‌ها: بازنویسی خط زمانی تریاسیک

محققان از موسسه فناوری ماساچوستس (MIT) بلورهای زیرکن آتشفشانی را از تشکیل چینل، توالی سنگی‌ای که از آریزونا، نیومکسیکو، یوتا و کلرادو گسترش می‌یابد، تاریخگذاری کردند و دایناسورها را در آمریکای شمالی تقریباً 223 میلیون سال پیش یافتند. روش بر اندازه‌گیری نسبت ایزوتوپ‌های اورانیوم به سرب در بلورهای زیرکن متکی است، که با یک سرعت شناخته‌شده پس از تشکیل معدن سرب را جمع‌آوری می‌کند، دانشمندان را قادر می‌سازد تا سن دقیقی برای سنگ‌های اطراف بدست آورند.

این یافته دیدگاه قبلی را پیچیده‌تر کرد که دایناسورها تنها در آمریکای جنوبی حوالی 230 میلیون سال پیش پیدا شدند و سپس به جاهای دیگر پخش شدند. جهان رمضانی، ژئولوژیست‌ای که بر روی مطالعه MIT کار کرد، گفت که دو قاره طی این دوره الگوهای تکاملی بسیار متفاوتی را نشان می‌دهند.

در آمریکای جنوبی، برعکس، محققان همپوشانی بسیار کمی بین مراحل تکاملی اولیه و بعدی دایناسورها یافتند. تیم همچنین یک شکاف 16 میلیونی سال در سوابق فسیل درست زیر قدیمی‌ترین سنگ‌های شناخته‌شده حاوی دایناسورها را شناسایی کرد، به این معنی که دایناسورها ممکن است حتی زودتر از آنچه فسیل‌های فعلی نشان می‌دهند منشأ گرفته باشند، اگر شواهد آن دوره هرگز حفظ نشده یا هنوز یافت نشده باشد.

چگونه فسیل‌ها شواهد دایناسورها را حفظ می‌کنند

موزه تاریخ طبیعی در لندن توضیح می‌دهد که بیشتر فسیل‌های دایناسورها از طریق فرآیندی به نام سنگ‌شدگی تشکیل می‌شوند. حیوانی که نزدیک دریاچه یا رودخانه می‌میرد می‌تواند به سرعت در گل، ماسه یا رسوب دفن شود؛ کمبود اکسیژن حاصل باعث می‌شود تحلل آنقدر کند شود که آب زیرزمینی معادن را در داخل استخوان کنار بگذارد، و به تدریج آن را به سنگ تبدیل کند. موزه یادآوری می‌کند که این فرآیند می‌تواند میلیون‌ها سال طول بکشد و معمولاً نیاز به دفن سریع دارد، که یکی از دلایل نادری یافته‌ها است.

• فسیل‌های جسمی: استخوان، دندان و پنجه حفظ‌شده، اغلب با بافت داخلی شبیه اسفنج یا لانه زنبوری که توسط بلورهای معدنی باقی‌مانده است.
• فسیل‌های رد و نشان: رد پا، تأثیرات پوست یا پر، و کپرولیت‌ها (انجماد‌های فسیل‌شده) که رفتار را به جای اجزای جسمی ثبت می‌کنند.
• فسیل‌های قالب و ریخته: حفره‌هایی که هنگامی که آب زیرزمینی استخوان دفن‌شده را حل می‌کند باقی می‌ماند، بعداً توسط رسوب یا معادن پر شده تا قالبی از شکل اصلی تشکیل شود.

سیارکی که عصر دایناسورها را پایان داد

دوره کرتاسه به طور ناگهانی 66 میلیون سال پیش پایان یافت زمانی که سیارکی به آنچه اکنون شبه جزیره یوکاتان در مکزیک است برخورد کرد، دهانه چیکسولوب را رها کرد. مطالعه‌ای در سال 2024 به رهبری ماریو فیشر-گودی از دانشگاه کولن، که توسط موزه تاریخ طبیعی و Sci.News گزارش‌شد، ایزوتوپ‌های روتنیوم را در سنگ‌های مرز کرتاسه-پالئوژن از جایگاه‌هایی شامل اسپانیا، ایتالیا و دانمارک اندازه‌گیری کرد. امضاهای ایزوتوپی با سیارک‌های کربنی به جای سنگ‌های شهابی سیلیسی معمول منظومه شمسی درونی مطابقت داشت، نشان می‌دهد که برخورد‌کننده از خارج مدار مشتری نشأت گرفته است.

محققان نمونه‌های مرز را با ماده از پنج ساختار برخورد کوچک‌تر دیگر، که به سال‌های بین 36 میلیون و 470 میلیون سال قبل است، و همچنین با لایه‌های کره برخورد باستانی و دو سنگ‌های شهابی کربنی، مقایسه کردند تا تأیید کنند که تطابق مخصوص به رویداد چیکسولوب بود. بر اساس Sci.News، پروفسور کارستن مونکر دانشگاه کولن، یکی از نویسندگان مطالعه، گفت که اکتشاف ضربه چیکسولوب را "یک رویداد بسیار نادر و منحصر به فرد در زمان زمین‌شناسی" در بین برخوردهای سیارک شناخته‌شده در زمین قرار می‌دهد.

نشنل جئوگرافیک گزارش می‌دهد که سیارک با سرعتی تقریباً 45,000 مایل در ساعت برخورد کرد، حجم‌های بزرگی از غبار، برخورد و گوگرد را به اتمسفر پرتاب کرد و تعطیلی اقلیمی شدید را در سراسر جهان برانگیخت. همان مقاله می‌گوید که حدود 76 درصد از تمام گونه‌های روی زمین منقرض شدند، از جمله تمام دایناسورهای غیر پرندگی، در حالی که پرندگان — که توسط دانشمندان به عنوان دایناصورهای پرندگی طبقه‌بندی می‌شوند — زنده ماندند. Sci.News یک رقم نزدیک اما کمی متفاوت را نقل می‌کند، که آن را به محققان دانشگاه کولن نسبت می‌دهد که یافتند برخورد و پیامدهای آن 75 درصد از حیات روی سیاره را از بین برد.

آیا فعالیت آتشفشانی نیز یک عامل بود؟

نشنل جئوگرافیک یادآوری می‌کند که انفجارات آتشفشانی بزرگ در تله دکان در هند امروزی ممکن است بحران محیط زیستی را در اطراف همان زمان برخورد تشدید کرده باشند. این رسانه همچنین بیان می‌کند که رویداد چیکسولوب تنها یکی از انقراض‌های جمعی اصلی زمین است که به طور قطع به برخورد سیارک مربوط می‌شود، زیرا چهار رویداد دیگر به طور اساسی به فعالیت آتشفشانی و تغییرات اقلیمی بلندمدت به جای یک برخورد واحد مرتبط بوده‌اند.