زمین شناسی

زمین، صفحه تازه‌ای زایید

arezoo — Fri, 28 Sep 2012 04:28:48 +0000

کالین باراس (Colin Barras)

برگردان:

احسان سنایی

کالین باراس - شاید اصلاً آن را احساس‌ هم نکرده باشید، اما در یازدهم آوریل امسال، کل زمین در پی شکستن یک صفحه تکتونیکی به لرزه درآمد. دو زلزله، بستر اقیانوس هند را شکست و پس‌لرزه‌های بزرگی را در سرتاسر جهان به راه انداخت. این بهترین مدرکی بود که نشان می‌دهد صفحه هند و استرالیا به دو نیم تقسیم شده است.

این دو زمین‌لرزه که با قدرت‌های ۸.۶ و ۸.۲ ریشتر، در نزدیکی سواحل سوماترای شمالی رخ داد، پنج ماه است که فکر زمین‌شناسان جهان را به خودش مشغول داشته. وقایعی به این وسعت اکثراً در مجاورت مرزهای صفحات تکتونیکی، که در آن‌ها بخشی از پوسته زمین به زیر دیگری می‌لغزد اتفاق می‌افتند؛ حال‌آنکه مرکز زمین‌لرزه‌های ماه آوریل، حدود یکصد کیلومتر از این منطقه‌ی لغزشی فاصله داشت. ضمناً هر دو زمین‌لرزه به‌شکل «امتداد-لغز» اتفاق افتادند، یعنی سنگ‌های بستر دریا صرفاً از طرفین به هم ساییده شدند و حرکت عمودی چندانی را به نمایش نگذاشتند. با این‌وجود هیچ زمین‌لرزه امتداد-لغزی هم به این بزرگی گزارش نشده بود.

اما ماتیاس دلسکلوز (Matthias Delescluse)، از زمین‌شناسان دانشگاه «اکول نرمال سوپریور» فرانسه و همکارانش، توجیه جالبی برای این پدیده‌ نامتعارف دارند. آن‌ها زمین‌لرزه‌های این منطقه از سال ۲۰۰۴ را که با وقوع یک ارتعاش ۹.۱ ریشتری در نزدیکی حوزه لغزشی سوماترا و تحریک سونامی ویرانگر آن آغاز شد، بررسی کردند. نتیجه این شد که زمین‌لرزه‌های این چندساله، تقریباً ده برابر از مدت مشابه قبلی شایع‌تر شده‌اند. از این گذشته، مختصات حرکتی 26 زمین‌لرزه‌ای که در خلال ماه‌های دسامبر ۲۰۰۴ تا آوریل ۲۰۱۱ به وقوع پیوسته‌، شبیه زمین‌لرزه یازدهم آوریل همین امسال بوده‌اند.

به‌گفته پژوهش‌گران، این وقایع روی‌هم‌‌رفته حاکی از تقسیم صفحه هند و استرالیا در راستای یک مرز جدید تکتونیکی‌‌ است و همین مسأله می‌تواند ابعاد و نوع جابجایی‌های ناشی از زمین‌لرزه ماه آوریل را توجیه کند. گرچه هر دوی این زمین‌لرزه‌ها در صفحه مشابهی به‌وقوع پیوسته‌اند، اما سرعت حرکت صفحه استرالیا به سمت هند افزایش یافته و باعث شده تا حوزه گسترده‌ای از نواحی مرکزی صفحه هند و استرالیا تاب بردارد. از این‌رو بعید نیست که صفحه شکسته باشد.

جان مک‌کلاسکی (John McCloskey)، زمین‌شناس دانشگاه اولستر انگلستان، هنوز قانع نشده و می‌گوید مدارک مرتبط به وقایع ماه آوریل، ضعیف‌تر از آنی‌ست که چنین ادعای جسورانه‌ای را به اثبات برساند. اما لینگسن منگ (Lingsen Meng)، از دانشگاه کالیفرنیا-برکلی، که به بررسی ترک‌خوردگی‌های زلزله بزرگ‌تر ماه آوریل پرداخته، با یقین بیشتری می‌گوید: "فکر کنم این دلیل خوبی باشد که بگوییم زلزله‌های یازدهم آوریل، خبر از پیدایش یک مرز جدید تکتونیکی می‌دهند". شاید اگر زلزله‌های بیشتری منطقه را بلرزاند، اوضاعْ روشن‌تر بشود.

به‌هرحال هر اتفاق دیگری که شبیه رخدادهای یازدهم آوریل باشد، احتمالاً باقی نقاط جهان را هم خواهد لرزاند. فرد پولیتز (Fred Pollitz)، از متخصصین سازمان نقشه‌برداری‌های زمین‌شناختی آمریکا (USGS)، واقع در منلوپارک کالیفرنیا و همکارانش، طی تحقیق تازه‌ای متوجه شده‌اند آمار زمین‌لرزه‌های ۵.۵ ریشتری و قوی‌تری که طی شش روز ِ بعد از وقایع یازده آوریل اتفاق افتاده، تقریباً پنج برابر مقدار میانگین بوده – یعنی اتفاقی که قبلاً حتی برای زمین‌لرزه‌های بزرگ زمین هم بی‌سابقه بود".

پولیتز می‌گوید: "این [رخداد]، به لحاظ تأثیری که بر سایر صفحات زمین‌شناختی گذاشت، قوی‌ترین رخداد زمین‌شناختی [به‌ثبت‌رسیده در تاریخ] بود".

منبع: NewScientist

در همین زمینه:

صعود لرزه‌های ژاپن تا نزدیکی‌ها فضا

قاره‌ای در راه است

توضیح تصویر:

زنجیره زمین‌لرزه‌های شدید روز یازدهم آوریل ۲۰۱۲ در سرتاسر زمین

انقراض نسل‌ها سرعت فرگشت را تعریف می‌کند

Tue, 03 Jul 2012 10:18:13 +0000

احسان سنایی

احسان سنایی - پژوهشگران اخیراً متوجه شده‌اند که انقراض نسل‌های بزرگ زمین، سرعت فرگشت حیات را نه‌ تنها بلافاصله بعد از وقوع‌شان، که تا میلیون‌ها سال بعد هم افزایش می‌دهند. سرپرستان این بررسی، اندرو کراگ (Andrew Krug) و دیوید یابلونسکی (David Jablonski) از دانشگاه شیکاگو، قرار است این یافته‌ها را در شماره اوت نشریه Geology منتشر کنند.

دانشمندان مدت‌هاست که انتظار وقوع یک «انفجار فرگشتی» را بلافاصله بعد از وقوع هر انقراض نسل بزرگ زمینی می‌کشیدند؛ اما یافته‌های کراگ و یابلونسکی، پا را فراتر از این گذاشته‌. گراک که پژوهشگر علوم ژئوفیزیکی دانشگاه شیکاگوست، در این‌باره اظهار می‌کند: "عموماً این‌طور گمان می‌رود که فلان انقراض اتفاق می‌افتد، تبعاتی از خودش به جای می‌گذارد و بعد از آن نیز همه‌چیز به وضع معمولی‌اش برمی‌گردد. [اما در واقعیت امر] اوضاع به حالت پیشین‌اش برنمی‌گردد. سرعت عملکرد [مؤلفه‌های فرگشتی] تغییر می‌کند و گاهی کمتر و گاهی بیشتر از گذشته می‌شود. آهنگ تحول حیات عوض می‌شود و این تغییر همچنان تا وقوع انقراض نسل بزرگ بعدی امتداد می‌یابد".

به‌گفته ریچارد بامباخ (Richard Bambach) از دیرین‌شناسان موزه علوم طبیعی اسمیتسونین ِ واشنگتن که در این پژوهش حضور نداشته، فرضیه کراگ و یابلونسکی که بر پتانسیل بالای گونه‌زایی ِ سریع و نیز تکثیر بازماندگان و گونه‌های جدید زیستی در پی یک انقراض نسل بزرگ تأکید دارد، "یک احتمال منطقی به‌عنوان عاملی برای تغییر آهنگ تحولات زیستی به شمار می‌رود".

دانشمندان هنوز درک درستی از الگوهای فرگشتی درازمدتی که در پی انقراض نسل‌های بزرگ زمین بر تنوع گونه‌های زنده مؤثرند، صورت نداده‌اند. به‌گفته بامباخ، تاکنون مباحثات دامنه‌داری در خصوص رشد و یا عدم رشد تنوع گونه‌های زنده زمین طی ۲۵۱ میلیون سال گذشته که از سهمگین‌ترین انقراض نسل سیاره‌مان گذشته، وجود داشته است.

اصلاح دسته‌بندی‌های فسیلی

از سال ۱۷۸۵ میلادی، دانشمندان اسامی غالباً نامربوطی از زبان لاتین را برای نام‌گذاری فسیل‌ها استفاده می‌کرده‌اند. اگرچه روش‌ها و وسایل از آن پس تغییر کرده، ولی اسامی قبلی به قوت خود باقی‌اند. دیرین‌شناسان دانشگاه شیکاگو، طی تلاشی جهت استانداردسازی اینگونه طبقه‌بندی‌ها، دست به کاوش حجم عظیمی از مقاله‌های پژوهشی و بسته‌های بایگانی‌شده در موزه‌ها زدند.

کراگ و یابلونسکی، در تمهید همین پژوهش اخیرشان، گونه‌های زنده معاصر از پایان عهد پلیستوسن – که حدوداً ۱۰ هزار سال پیش رخ داد – تا شروع عهد ژوراسیک – که حدوداً ۲۰۰ میلیون سال پیش می‌شود – را مورد بررسی قرار دادند. آستانه‌های زمانی این بررسی، خوشبختانه با کمک داده‌های مربوط به تیره «دوکفه‌ای‌ها»، که شامل حلزون‌ و صدف می‌شود، تأمین می‌شد.

یوبلانسکی، استاد ممتاز علوم ژئوفیزیکی دانشگاه شیکاگو در این‌باره می‌گوید: "[این دسته‌بندی‌ها را] برای بعضی گروه‌ها نظیر جوجه‌تیغی دریایی و مرجان نمی‌شود به کار بست". هنگامی که او و کراگ آمار پیدایش دوکفه‌ای‌های نوظهور را در بازه‌های ۵۰ میلیون‌ساله بررسی می‌کردند، متوجه شدند که تمام این گونه‌ها به‌مدت چندین میلیون سال، آهنگ تحول ثابتی را تجربه کرده‌اند. اما بعد از این مدت، افت و خیز نابه‌هنگامی در جمعیت‌شان سبب شده تا گونه‌های تازه‌ای سربرآورند. این دگرگونی‌های ناگهانی، نشانگر وقوع یک انقراض نسل بودند. یابلونسکی می‌گوید: "[از آن پس] آهنگ تحولات‌شان در قیاس با گذشته تغییر می‌کرد و چنین روندی را چند دفعه، که هربار هماهنگ با وقوع یک انقراض نسل بود، از خودشان بروز می‌دادند".

او می‌گوید از بُعد نظری، آهنگ ظهور گونه‌های تازه زیستی، با نرخ تحولاتی که به‌شکل نامنظمی دچار تغییر می‌شود، "در سرتاسر نقشه‌مان دیده می‌شود". اما تفسیر کراگ و یابلونسکی از این داده‌ها تا حدودی با نظر بامباخ فرق می‌کند. او می‌گوید: "[این نقطه‌نظرات مختلف‌مان]، دیدگاه‌های متناقضی نسبت به این یافته‌ها نیستند؛ بلکه مکمل هم‌ محسوب می‌شوند. از خصوصیات ارزشمند کار آن‌ها این است که الگوها[ی فرگشتی] و دگرگونی این الگوها را طی بازه‌هایی که من از آن‌ها دربست می‌گذشتم، به ثبت رسانده‌اند". پژوهش پیشین بامباخ، از داده‌های قدیمی‌تری استفاده می‌کرد که قلمروی جانوران را به یک‌باره مدنظر می‌گرفت؛ حال‌آنکه کراگ و یابلونسکی، از داده‌های جدید و دقیقی که منحصر به نرم‌تنان دوکفه‌ای می‌شد استفاده کردند.

ثبت سرعت جدید فرگشت

یابلونسکی، به‌شوخی می‌گوید: "حرف‌های زیادی راجع به نقش انقراض نسل‌ها در سیر فرگشتی ِ حیات زده می‌شود؛ اما همگی‌شان مثل صحبت از آب و هواست. همه حرفش را می‌زنند، اما کسی جدی‌اش نمی‌گیرد". او می‌افزاید: "واقعاً هیچکس «آرامش بعد از طوفان» ِ این وقایع را مدنظر نمی‌گرفت؛ یا بهتر بگویم هنگامی‌که گرد و خاک [یک انقراض نسل بزرگ] می‌خوابید و اکوسیستم‌ها به تعادل تازه‌ای می‌رسیدند. اما نکته جذاب همین‌جاست که به‌محض متعادل شدن اوضاع، سرعت فرگشت حیات، با ۵۰ میلیون سال قبلش فرق کرده بود. بازماندگان این انقراض نسل و یا جهانی که از این پس در آن سکنی گزیده بودند، چنان با گذشته تفاوت داشت که آهنگ فرگشت حیات هم دیگر برای همیشه تغییر کرده بود".

پژوهش کراگ و یابلونسکی، دنباله‌رو کار دیوید راپ (David Raup) و مایکل فوت (Michael Foote)، استادان ممتاز علوم ژئوفیزیکی دانشگاه شیکاگوست. در سال ۱۹۷۸ میلادی بود که راپ، جزئیات روشی تازه را برای تعیین آهنگ انقراض نسل موجودات زنده منتشر کرد. این روش شامل نظارت بر سطح بقا و نیز نابودیِ گروهی از موجودات زنده می‌شد که همگی طی برهه‌ای خاصی از زمان پیدا و ناپدید شده بودند. درست مثل آمارگیری از متولدین اول ژانویه ۱۸۹۹ بود که با بررسی طول عمرشان مشخص شد اپیدمی ۱۹۱۸ آنفولانزا، خیز برجسته‌ای را در آمار مرگ و می‌رشان به‌وجود آورده است.
فوت، همین بررسی را در سال ۲۰۰۱ پی گرفت و نشان داد که روش راپ به‌ه‌مان اندازه که به درد تعیین آهنگ گونه‌زایی موجودات زنده می‌خورد، برای تعیین آهنگ وقوع انقراض نسل‌های زمین هم مفید است. کافی بود یک نفر این روش را به‌شکل معکوس انجام دهد. حالا نوبت به پژوهش کراگ و یابلونسکی رسیده که متوجه شده‌اند آهنگ نوزایی فرگشتی ِ موجودات زنده نیز در پی وقوع هر انقراض نسل، از نو تعریف می‌شود.

منبع: Science Daily

توضیح تصویر:

دیوید راپ (چپ) و جک سپکاسکی از دانشگاه شیکاگو، در حال ارائه تئوری‌شان راجع به نقش چرخه‌های 26 میلیون‌ساله انقراض نسل زمین، بر آهنگ فرگشت گونه‌های زیستی – عکس از Jonathan Blair - Corbis

در همین زمینه:
کشف فسیل آخرین بازمانده از عصر دایناسورها
فرگشت، حد و حدود هم می‌شناسد؟
خاکستر، عاملی برای انقراض نسل پرمیان-تریاسه
افت و خیز اکسیژن، موتور محرکه تکوین حیات نخستین

فلزات سنگین، حیات را پیچیده‌تر کردند

Fri, 22 Jun 2012 08:18:24 +0000

برگردان:

احسان سنایی

احسان سنایی - کمی کمتر از دو میلیارد سال پیش، فلزاتی از قبیل مس، مولیبدن و روی، در دسترس سلول‌های اولیه قرار گرفتند؛ یعنی در همان زمانی که این سلول‌ها پیچیده‌تر هم شدند. حال، دانشمندان خبر از شناسایی عاملی داده‌اند که فلزات مزبور را برای این سلول‌های اولیه مهیا کرد و موجبات رشد، تکوین و پراکندگی‌شان در سطح زمین را فراهم آورد. به‌گفته آن‌ها، کلید مسأله در سنگ گرانیت نهفته بود.

طبق این پژوهش، حدود دو میلیارد سال پیش، گرمای فزاینده اعماق زمین، گدازه‌های پر از فلز را به سطح آورد که بعد از سرد شدن‌شان، به‌شکل سنگ گرانیت درآمدند. دانشمندان از این پدیده به دگرگونی‌های وسیع سطح زمین و همچنین تحولات شیمیایی اقیانوس‌ها در همان زمان پی بردند. این فرضیه، باور رایج دانشمندان مبنی بر اینکه تغییرات شیمیایی اقیانوس‌ها در وهله اول این گذار مشهود را در تاریخچه موجودات زنده سبب شد، با چالش مواجه کرده، چراکه به‌گفته جان پارنل (John Parnell)، زمین‌شناسی از دانشگاه آبردین انگلستان، "شکی نیست که مقادیر قابل توجهی فلز عملاً در اقیانوس‌ها انباشته شده بوده"، و این می‌بایست علتی داشته باشد. وی می‌افزاید: "[ما] می‌گوییم این [کل] محیط زمین بوده که با مقادیر تازه‌ این فلزات مواجه شده بوده".

پارنل، برای اینکه نشان بدهد چگونه سنگ‌های گرانیت اصلاً تشکیل شده‌اند، به سطح قاره‌ها راه پیدا کردند و بعد از آن دچار فرسایش شدند، به چندین مدرک ارجاع می‌دهد. به‌گفته او، عامل فرسایش باعث رهاسازی فلزات از دام سنگ شد که در پی آن جریانات سیلابی، فلزات رهاشده را به دریاچه‌ها و دریاهای کم‌عمق انتقال دادند؛ یعنی مناطقی که حیات اولیه می‌توانسته فلزات را گرد هم جمع آورده و بر پیچیدگی ِ خود بیفزاید.

جان پارنل، در کنار یک تخته‌سنگ گرانیت در منطقه لاکس‌فورد بریِ انگلستان

پارنل و همکارانش، در گزارش‌شان که در شماره این ماه نشریه Geology انتشار یافته، می‌نویسند: "فرض‌مان بر این است که فلزات، به‌واسطه ملغمه‌‌ای [از عوامل] تعیین‌کننده، مشتمل بر رشد قاره‌ها، تجمع فلزات در نزدیکی سطح زمین و همچنین فرسایش سطح، طی دوران مزوپروتروزوئیک [از ۱/۶ تا ۱میلیارد سال پیش] به سطح زمین انتقال یافتند". موجودات زنده نیز حدود ۳/۵ میلیارد سال پیش، به‌شکل سلول‌های پروکاریوتی – فاقد هسته – پدید آمدند. سلول‌های پیچیده‌تر – موسوم به یوکاریوت‌ها – شامل هسته هم می‌شدند و پیدایش‌شان به حدود دو میلیارد سال پیش برمی‌گردد. از حدود دو تا یک میلیارد سال پیش، این سلول‌ها تکثیر شدند و در پی‌شان فرآیند لقاح جنسی به‌وجود آمد و بدین‌ترتیب، اولین موجودات زنده چندسلولی هم پا به صحنه گذاشتند.

پارنل می‌گوید او با این کارش، دو حوزه تحقیقاتی را در تعامل با هم قرار داده تا چنین نتایجی به دست آید. اولی مربوط به دانشمندانی می‌شده که به نقاط عطف تعیین‌کننده‌ای در تاریخچه موجودات زنده، به موازات دسترسی ِ فزاینده‌شان به کانی‌های پرفلز معدنی پی بردند؛ و دومی هم حوزه پژوهش‌های گروهی از دانشمندان بوده که نشان دادند سنگ گرانیت، میزبان بخش اعظم این فلزاتی‌ست که تقریباً همزمان پیدا شده بودند. او می‌گوید: "هیچکس تاکنون از این منظر به موضوع نگاه نکرده بود".

آریل آنبار (Ariel Anbar)، زمین‌شناسی از دانشگاه ایالتی آریزونا، در خصوص این پژوهش می‌گوید: "واقعاً جالب بود. اکثرمان در جامعه [زمین‌شناسی]، به‌ندرت اصلاً توجهی به وجود این نوع ارتباطات می‌کردیم و اهمیتش را متوجه نمی‌شدیم". وی که این مقاله را "تأمل‌برانگیز" می‌خواند، قبلاً افزایش دسترسی موجودات زنده به اکسیژن را به‌عنوان عاملی برای رشد پیچیدگی حیات معرفی کرده بود (رجوع کنید به «نفس‌های زمین، در فسیل‌ها».). با این‌حال آنبار این را هم می‌افزاید که فرآیندهای پیچیده، محصول تعامل چندین مؤلفه‌اند. "گمان کنم باید در استفاده از این جمله که «اوه! این مؤلفهْ دیگر کلید حل معماست»، کمی احتیاط به خرج بدهیم. احتمالاً پای چندین مؤلفه در میان است".

صرفنظر از این‌که دلیل اصلی دسترسی موجودات زنده کهن به فلزات تازه‌ای نظیر مس، مولیبدن و روی چه بوده؛ نقش این عناصر را در تکوین حیات پیچیده نباید دست‌کم گرفت. پارنل در این‌باره می‌گوید: "خیلی از مردم می‌دانند که آهن زیادی در بدن‌مان وجود دارد و می‌شود این را از رنگ سرخ خون‌مان فهمید. ما به همان اندازه هم روی در بدن داریم".

منبع: Physorg.com

در همین زمینه:
افت و خیز اکسیژن، موتور محرکه‌ حیات نخستین زمین و رشد ناگهان پستانداران