كشف نموذج جديد أن ثوران بركان ضخم هو الذي دفع الديناصورات إلى الانقراض، وليس البركان سيئ السمعة نيزك تشيككسولوب الذي – التي تحطمت في شبه جزيرة يوكاتان منذ أكثر من 66 مليون سنة.
صمم علماء من جامعة دارتموث محاكاة استخدمت بيانات جيولوجية من العالم الحقيقي لمعالجة أكثر من 300 ألف سيناريو محتمل.
طُلب من النظام تفسير السجلات الأحفورية عبر مليون سنة قبل وبعد انقراض الديناصورات.
وكشف النموذج أن تغير المناخ والغازات السامة الناتجة عن انبعاثات ديكان ترابس التي استمرت لمئات الآلاف من السنين كانت بمثابة المسمار في نعش المخلوقات المنقرضة.
تشير التقديرات إلى أن بركان “ديكان ترابس” الضخم في الهند، ضخ ما يصل إلى 10.4 تريليون طن من ثاني أكسيد الكربون و9.3 تريليون طن من ثاني أكسيد الكبريت في الغلاف الجوي للأرض خلال ثورانه الذي دام ما يقرب من مليون عام.
الجاني: البركان الضخم “Deccan Traps” في الهند، والذي يُقدر أنه ضخ ما يصل إلى 10.4 تريليون طن من ثاني أكسيد الكربون و9.3 تريليون طن من ثاني أكسيد الكبريت في الغلاف الجوي للأرض خلال ما يقرب من مليون سنة من الثورات.
استخدمت محاكاة تم تطويرها في دارتموث 130 معالجًا لاختبار أكثر من 300000 سيناريو محتمل لانقراض الديناصورات. ووجد الباحثون أن الغازات المسببة للاحتباس الحراري المنبعثة من براكين “ديكان ترابس” في الهند كانت كافية للتسبب في الانقراض قبل 300 ألف عام من ضرب الكويكب.
قرر الباحثون في دارتموث محاولة ترك المشاعر الإنسانية بين العلماء خارج النقاش، أو كما يقولون، “انظر ما الذي ستحصل عليه إذا تركت الكود يقرر”.
الباحثون فقاموا بتجميع البيانات الجيولوجية والمناخية التي تم جمعها من ثلاث عينات أساسية من أعماق البحار في نموذج الكمبيوتر الخاص بهم. تحتوي كل عينة أساسية على حفريات تعود إلى ما بين 67 مليون و65 مليون سنة مضت.
تم استخدام نظائر الكربون والأكسجين الموجودة داخل الأصداف المجهرية للعديد من الكائنات المتحجرة في العينات، والتي تسمى المنخربات، لتقدير درجات الحرارة العالمية القديمة في السنوات التي سبقت انقراض الديناصورات وبعدها.
“لقد عرفنا تاريخياً أن البراكين يمكن أن تسبب انقراضات هائلة،” كما أوضح أحد مؤلفي الدراسة. “لكن هذا هو أول تقدير مستقل للانبعاثات المتطايرة مأخوذ من الأدلة على آثارها البيئية.”
وقال المؤلف المشارك في الدراسة والأستاذ المساعد في علوم الأرض: “لقد عمل نموذجنا من خلال البيانات بشكل مستقل ودون تحيز بشري لتحديد كمية ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت اللازمة لإنتاج المناخ واضطرابات دورة الكربون التي نراها في السجل الجيولوجي”. في دارتموث، برينهين كيلر.
قام العلماء بإدخال البيانات الجيولوجية التي تم جمعها من العينات الأساسية في أعماق البحار إلى نموذج الكمبيوتر الخاص بهم. تحتوي كل عينة أساسية على أحافير دقيقة من المنخربات منذ 67 مليون إلى 65 مليون سنة. أعلاه، عشرة أنواع من المنخربات العوالق، كل منها بحجم حبة رمل
وقال كيلر: «تبين أن هذه الكميات متوافقة مع ما نتوقع رؤيته في الانبعاثات الصادرة عن مصائد ديكان».
استخدم كيلر وشريكه في التأليف، طالب الدراسات العليا في دارتموث، أليكس كوكس، نظرية “خزان دورة الكربون طويل المدى للمحيطات والغلاف الجوي والرواسب’ (نموذج LOSCAR لحساب حركة ذرات الكربون قبل وبعد انقراض الديناصورات بمليون سنة.
استخدمت نماذج LOSCAR الخاصة بهم بيانات جيولوجية خام من تلك العينات الأساسية في أعماق البحار لمحاكاة “دورة الكربون” القديمة – وتتبع تدفقات العنصر من غاز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى أشكال الحياة القائمة على الكربون مثل المنخربات الصغيرة في المحيط إلى المنخربات. الحفريات المضمنة في الرواسب أدناه.
وللمساعدة في تقليل التحيز والافتراضات المسبقة، نقل كوكس وكيلر محاكاتهما إلى الوراء في الوقت المناسب، باستخدام عملية إحصائية تسمى “الانعكاس البايزي” لتحديد السيناريوهات التي من المرجح أن تؤدي إلى سجلاتهما الأحفورية.
وأشار كوكس في بيان صحفي إلى أن “معظم النماذج تتحرك في اتجاه للأمام”.
“لقد قمنا بتكييف نموذج دورة الكربون ليعمل في الاتجاه الآخر، وذلك باستخدام التأثير للعثور على السبب من خلال الإحصائيات.”
وقال كوكس إن هذا ساعد في إزالة أي أفكار مسبقة، من خلال إعطاء نموذج الكمبيوتر “الحد الأدنى فقط من المعلومات المسبقة أثناء عمله نحو نتيجة معينة”.
لكن تشغيل هذه المهام بشكل عكسي يتطلب قدرًا كبيرًا من قوة الحوسبة.
وكما هو مذكور في دراستهم الجديدة، التي نُشرت اليوم في مجلة ساينس، فقد تم تسخير 128 معالج كمبيوتر يشغل سيناريوهات على إجمالي 512 نواة بالتوازي لمحاكاة الغلاف الجوي قبل وبعد الأيام الأخيرة للديناصورات.
إن تشغيل عمليات المحاكاة هذه، ومزامنتها معًا بالتوازي، كما قال كوكس لـ Science News، أدى إلى تسريع العملية بشكل كبير، مما أدى إلى تقليل العمليات الحسابية التي كان من الممكن أن تستغرق عامًا إلى بضعة أيام فقط.
وقال: “قامت جميع المعالجات بعد ذلك بمقارنة أدائها في نهاية كل تشغيل للنموذج، مثل مقارنة زملاء الدراسة للإجابات”.
وكانت النتيجة نسخة من المستويات المرتفعة بشكل خطير من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون (CO2) وثاني أكسيد الكبريت (SO2) خلال ما يعرفه علماء الحفريات باسم “حدث انقراض العصر الطباشيري-الباليوجيني” والذي يمكن أن يعزى بالكامل إلى البراكين الضخمة في الهند.
لكن ليس كل أقران كوكس وكيلر مقتنعين تمامًا بذلك.
على سبيل المثال، قال سييرا بيترسن، عالم الكيمياء الجيولوجية في جامعة ميشيغان في آن أربور، لمجلة ساينس نيوز إن نسب نظائر الأكسجين الموجودة في أصداف المنخربات الأحفورية يمكن أن تتغير بسبب تكوين مياه البحر، وليس فقط المناخ.
وقالت: “إنها قفزة صغيرة أن نقول إن هذه الدراسة تظهر أن تأثير (الكويكب) لم يسبب الانقراض”.
“أعتقد أن ما أظهروه هو أن التأثير لم يكن على الأرجح مرتبطًا بإطلاق كميات كبيرة من (غاز ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون).”
وأشار باحث آخر، عالم المناخ القديم، كلاي تابور، من جامعة كونيتيكت، إلى أن تأثير تشيككسولوب قد أدى إلى إطلاق كميات مروعة من السخام والغبار، والتي ربما تكون قد ألقت الأرض في شتاء قاتم ومميت.
وبينما يحتدم النقاش، يؤكد الباحثون في دارتموث أنهم مجرد رسول ينقل ما قاله نموذج الكمبيوتر الخاص بهم.
“في النهاية، لا يهم ما نفكر فيه أو ما كنا نفكر فيه سابقًا،” وفقًا لكوكس.
“يوضح لنا النموذج كيف وصلنا إلى ما نراه في السجل الجيولوجي.”