رمزگشایی از اقلیم باستانی زمین با دندان‌های دایناسورها

رمزگشایی از گذشته با ایزوتوپ‌های اکسیژن

پژوهش جدیدی که توسط دینگسو فنگ از دانشگاه گئورگ آگوست گوتینگن رهبری شده است، نشان می‌دهد که ایزوتوپ خاصی از اکسیژن در مینای دندان‌های فسیلی، می‌تواند سرنخ‌های ارزشمندی از سطح کربن‌دی‌اکسید جو در گذشته‌های دور ارائه دهد. توماس توتکن از دانشگاه یوهانس گوتنبرگ ماینتس توضیح می‌دهد که این مطالعه، راهی نوین برای ردیابی رابطه میان جانوران خشکی‌زی و ترکیب جوی که در آن زندگی می‌کرده‌اند، گشوده است.

مینای دندان دایناسورها، حتی پس از گذشت ده‌ها میلیون سال، ایزوتوپ‌هایی را در خود حفظ کرده که به بازسازی جو دوران میانه‌زیستی (مزوزوئیک) و میزان فتوسنتز جهانی آن زمان کمک می‌کند. بدن هر جانوری، ردپای شیمیایی محیط پیرامونش را جذب می‌کند؛ از غذایی که می‌خورد تا هوایی که تنفس می‌کند، همه چیز اثر خود را روی بافت‌های سخت بدن، از جمله دندان‌ها، بر جا می‌گذارد.

اکسیژن-۱۷: ایزوتوپی کمیاب با اطلاعاتی گرانبها

پژوهشگران به طور خاص به دنبال اکسیژن-۱۷ بودند؛ ایزوتوپی کمیاب که در اثر فرآیندهای جوی، مقدارش در اکسیژن موجود در جو کاهش می‌یابد. این ایزوتوپ از طریق سوخت‌وساز غذا وارد بدن شده، در آب درون‌بدنی حل می‌شود و سرانجام، در مینای دندان رسوب می‌کند. توتکن تأکید می‌کند که همین فرآیند، امکان بازسازی ترکیب شیمیایی جو گذشته را حتی پس از میلیون‌ها سال، فراهم می‌کند.

دندان‌های فسیلی دایناسورها گزینه‌ای ایده‌آل برای این پژوهش هستند، زیرا نابهنجاری‌های ایزوتوپی چشمگیری در آن‌ها دیده می‌شود و دقت ابزارهای امروزی برای اندازه‌گیری همین ایزوتوپ‌ها کفایت می‌کند.

سطح کربن‌دی‌اکسید در دوران دایناسورها

تیم پژوهش از نمونه‌هایی استفاده کردند که پیش‌تر برای بررسی رژیم غذایی دایناسورها از موزه‌های اروپایی جمع‌آوری شده بودند. بر اساس داده‌ها، سطح کربن‌دی‌اکسید در دوران میانه‌زیستی به مراتب بالاتر از امروز بوده است. این نتیجه با پژوهش‌های پیشین نیز همخوانی دارد:

• در اواخر ژوراسیک، سطح کربن‌دی‌اکسید حدود ۱۲۰۰ پی‌پی‌ام بود.
• در اواخر کرتاسه، این میزان نزدیک به ۷۵۰ پی‌پی‌ام بود.
• امروز این عدد به حدود ۴۳۰ پی‌پی‌ام رسیده و همچنان در حال افزایش است.

دلیل اصلی سطح بالای کربن‌دی‌اکسید در زمان دایناسورها، احتمالاً فعالیت‌های آتشفشانی شدید بوده است. در میان نمونه‌های بررسی‌شده، دو دندان (یکی از تی‌رکس و دیگری از ساروپود کاتدوکوس) ایزوتوپ‌هایی با تفاوت چشمگیر نسبت به دایناسورهای هم‌دوره‌شان داشتند. این تفاوت‌ها می‌تواند نشانه‌ی جهش‌هایی کوتاه‌مدت اما شدید در سطح کربن‌دی‌اکسید جو باشد که به احتمال زیاد در نتیجه‌ی فوران‌های گسترده آتشفشانی و آزادشدن مقادیر زیادی از گازهای گلخانه‌ای رخ داده‌اند.

گام بعدی: انقراض بزرگ پرمین تریاس

این مطالعه نه تنها ترکیب جو دوران دایناسورها را بازسازی کرده، بلکه نشان می‌دهد سطح کربن‌دی‌اکسید می‌توانست در بازه‌های زمانی کوتاه زمین‌شناسی تا ۱۶۰ درصد نوسان داشته باشد. با تأیید موفقیت‌آمیز روش به کار رفته، تیم پژوهشی اکنون قصد دارد قدمی به عقب‌تر در تاریخ زمین بردارد: دوران انقراض پرمین تریاس یا «مرگ بزرگ»، رویدادی که ۲۵۲ میلیون سال پیش اتفاق افتاد و حدود ۹۰ درصد از جانداران زمین را از بین برد.

انقراض بزرگ پرمین تریاس با فعالیت‌های آتشفشانی شدید مرتبط دانسته شده و به نظر می‌رسد زمین در آن دوره، برای میلیون‌ها سال در مهی آتشفشانی فرو رفته بوده است. پژوهشگران امیدوارند با بازسازی سطح کربن‌دی‌اکسید آن دوران، بتوانند به درک بهتری از چگونگی اثرگذاری این رویداد سهمگین بر حیات روی زمین دست یابند.