یک مطالعه جدید ارتباطی میان تغییر مسیر حرکت زمین به دور خورشید و دوره‌های فوران‌های شدید آتشفشانی را کشف کرده است.
پیوند میان مدار زمین و فعالیت آتشفشانی
محققان با بررسی سنگ‌های باستانی و هسته‌های کف دریا، نشانه‌هایی را شناسایی کرده‌اند که به نظر می‌رسد با تغییرات دوره‌ای در مدار زمین مرتبط باشد. این تغییرات ممکن است بر اقلیم جهانی در بازه‌های زمانی بین ده هزار تا یک میلیون سال تأثیر گذاشته باشند.
بررسی داده‌های زمین‌شناسی
توماس وسترهولد از مرکز علوم محیط‌زیست دریایی (MARUM) با استفاده از داده‌های زمین‌شناسی، آرشیوهای آب‌وهوایی را از اقیانوس اطلس جنوبی و شمال غربی اقیانوس آرام جمع‌آوری کرده است.
با هم‌ترازی این سوابق تا مقیاس ۵ هزار سال، وسترهولد و همکارانش نقاط حساس زمانی را یافتند که در آن تغییرات اقلیمی سیاره‌ای با فعالیت‌های آتشفشانی بزرگ هم‌زمان بوده است.
ارتباط مداری و آتشفشانی
این یافته‌های جدید، این باور رایج را که تغییرات دوره‌ای در مدار زمین فقط از طریق تغییرات در تابش خورشیدی بر آب‌وهوا تأثیر می‌گذارد، به چالش می‌کشد.
امکان اینکه این چرخه‌های مداری نیز زمینه را برای فوران‌های آتشفشانی فراهم کنند، لایه‌ای جدید به درک ما از تعامل نیروهای داخلی و خارجی زمین اضافه می‌کند.
وسترهولد در این باره گفت: «ما از تغییرات دوره‌ای تابش خورشیدی که در داده‌های زمین‌شناسی ثبت شده است، مانند یک مترونوم استفاده کردیم تا آرشیوهای اقلیمی زمین‌شناسی را از اقیانوس اطلس جنوبی و شمال غربی اقیانوس آرام هماهنگ کنیم.»
این سوابق کلیدی، آخرین میلیون سال دوره کرتاسه را پوشش می‌دهند و تا دقت کمتر از ۵ هزار سال هم‌زمان‌سازی شده‌اند که در مقیاس زمین‌شناسی، تنها یک چشم بر هم زدن محسوب می‌شود.
نشانه‌های فوران‌های گذشته در رسوبات اقیانوسی
دانشمندان پیش از این می‌دانستند که فوران‌های گسترده بازالتی می‌توانند مقادیر زیادی دی‌اکسید گوگرد و دی‌اکسید کربن را به جو آزاد کنند.
با هم‌پوشانی این فعالیت‌های آتشفشانی عظیم بر نوسانات دمایی ناشی از تغییرات مداری، زمینه برای تغییرات شدید اقلیمی در مدت زمان کوتاهی فراهم شد.
جونیشیرو کورودا از دانشگاه توکیو توضیح می‌دهد: «تشکیل بازالت‌های سیلابی و هوازدگی آن‌ها، یک اثر شیمیایی در اقیانوس باقی می‌گذارد.»
به همین دلیل، محققان ترکیب ایزوتوپی اسمیم را در رسوبات اقیانوس اطلس جنوبی و شمال غربی اقیانوس آرام اندازه‌گیری کردند. انتظار می‌رفت که این ترکیب‌ها اثر مشابهی در هر دو منطقه داشته باشند.
نمونه‌های استخراج‌شده از هسته‌های اقیانوسی، دو تغییر مشخص در ایزوتوپ‌های اسمیم را نشان دادند که با فوران‌های عظیم آتشفشانی در تله‌های دکَن هند مطابقت داشتند. این فوران‌ها لایه‌هایی به ضخامت حدود ۲ کیلومتر را تشکیل داده‌اند.
فوران‌های آتشفشانی و انقراض‌های گسترده
فوران‌های عظیم آتشفشانی مدت‌هاست که با نابودی‌های بزرگ زیست‌محیطی در ارتباط هستند.
مطالعات نشان داده‌اند که رویدادهای بازالت سیلابی احتمالاً نقش مهمی در چندین انقراض گسترده داشته‌اند. این تأثیرات ممکن است از طریق انتشار گازهای سمی و تغییرات شدید دمایی که اکوسیستم‌ها را تحت فشار قرار می‌دهد، رخ داده باشد.
دان پنمن از دانشگاه ایالتی یوتا می‌گوید: «حجم بازالت‌های سیلابی فوران‌یافته در مراحل اولیه آتشفشان‌های دکن، احتمالاً بسیار بیشتر از آن چیزی بوده که پیش از این تصور می‌شد.»
هوازدگی، گرمایش و معمای کربن
هوازدگی سنگ‌های آتشفشانی معمولاً دی‌اکسید کربن را از جو جذب می‌کند، اما اگر خود فوران‌ها حجم بالایی از گازهای گلخانه‌ای را آزاد کنند، این تعادل برهم می‌خورد.
این پدیده ممکن است توضیح دهد که چرا یک موج از فوران‌ها باعث افزایش اندک دما شد، در حالی که موج بعدی اثرات بیشتری داشت.
به نظر می‌رسد که مراحل اولیه این فوران‌ها سرشار از گوگرد بوده و زیستگاه‌های محلی را به شدت تحت تأثیر قرار داده است، اما افزایش دمای جهانی چندانی ایجاد نکرده است. در مقابل، مراحل بعدی ممکن است حاوی انتشار گازهای کربنی بیشتری بوده باشند که باعث افزایش شدید دما و تغییرات قابل‌توجه در فسیل‌های دریایی شدند.
چرا این یافته‌ها مهم هستند؟
محققان تأکید می‌کنند که گذشته زمین می‌تواند درس‌های مهمی برای درک پویایی اقلیمی مدرن ارائه دهد.
اگرچه تغییرات امروزی عمدتاً ناشی از فعالیت‌های انسانی هستند، اما رویدادهای شدید آتشفشانی نشان می‌دهند که سیستم اقلیمی سیاره چقدر می‌تواند به سرعت تحت فشار تغییر کند.
این تحقیق همچنین اهمیت تعیین دقیق تاریخ‌های زمین‌شناسی را نشان می‌دهد. مدل‌های زمانی با وضوح بالا مانند یک ذره‌بین عمل می‌کنند که ارتباط میان تغییرات مداری زمین، فوران‌های آتشفشانی و تغییرات زیست‌محیطی را آشکار می‌کند.
محققان تأکید دارند که حتی تفاوت‌های اندک در تعیین زمان وقوع رویدادها می‌تواند ارتباط‌های مهمی را پنهان یا آشکار کند.
نتایج این مطالعه که در ژورنال Science Advances منتشر شده است، تأیید می‌کند که اقلیم زمین همیشه تحت تأثیر نیروهای داخلی (مانند حرکت مواد مذاب) و چرخه‌های کیهانی بوده است. بررسی این تغییرات در بازه‌های زمانی میلیون ساله می‌تواند به درک ما از تغییرات اقلیمی در مقیاس‌های کوتاه‌تر کمک کند.
