ابرار صنعتی؛ معرفی چیکشلوب دهانه برخوردی که تاریخ زمین را دگرگون کرد

کد خبر: ۸۲۹۹۰۰

تاریخ: ۱۴ دی ۱۴۰۴ - ۱۱:۴۵

به گزارش ابرار صنعتی، رویداد برخوردی چیکشلوب حدود ۶۶ میلیون سال پیش رخ داد و یکی از بزرگ‌ترین حوادث در تاریخ زمین به شمار می‌رود. این برخورد توسط یک سیارک با قطر تقریبی ۱۰ تا ۱۵ کیلومتر ایجاد شد که با سرعتی بیش از ۲۰ کیلومتر بر ثانیه به شبه‌جزیره یوکاتان در مکزیکو اصابت کرد. انرژی آزادشده معادل صدها تریلیون تن تی‌ان‌تی بود و دهانه‌ای به قطر حدود ۱۸۰ تا ۲۰۰ کیلومتر و عمق بیش از ۲۰ کیلومتر پدید آورد. این رویداد با مرز کرتاسه-پالئوژن هم‌زمان است و عامل اصلی انقراض جمعی پایان کرتاسه شناخته می‌شود که حدود ۷۵ درصد گونه‌های زیستی زمین، از جمله دایناسورهای غیرپرنده، را نابود کرد.

در این بخش، جزئیات فنی برخورد بررسی می‌شود. مدل‌سازی‌های عددی نشان می‌دهند که زاویه برخورد حدود ۴۵ تا ۶۰ درجه بوده و این زاویه باعث پراکندگی نامتقارن مواد پرتاب‌شده شده است. مقایسه با دیگر دهانه‌های برخوردی مانند وردفورت در آفریقای جنوبی یا سودبری در کانادا، چیکشلوب را به عنوان تنها دهانه حفظ‌شده با حلقه قله (peak ring) برجسته می‌کند. پروژه حفاری اکسپدیشن ۳۶۴ برنامه بین‌المللی کشف اقیانوس‌ها (IODP) در سال ۲۰۱۶، نمونه‌هایی از حلقه قله استخراج کرد که تأیید کرد این ساختار از گرانیت‌های عمیق پوسته زمین تشکیل شده و در دقایق اولیه برخورد به سطح رانده شده است. این یافته‌ها نه تنها مکانیسم تشکیل دهانه‌های بزرگ را روشن می‌کند، بلکه نشان می‌دهد چگونه چنین رویدادی می‌تواند تغییرات جهانی آب و هوایی و زیستی ایجاد کند.

چیکشلوب چیست؟

دهانه چیکشلوب یکی از بزرگ‌ترین ساختارهای برخوردی شناخته‌شده روی زمین است که در شبه‌جزیره یوکاتان در مکزیکو قرار دارد. این دهانه با قطر تقریبی ۱۸۰ تا ۲۰۰ کیلومتر، توسط برخورد یک سیارک یا دنباله‌دار با قطر حدود ۱۰ تا ۱۵ کیلومتر در حدود ۶۶ میلیون سال پیش تشکیل شد. این رویداد، که در مرز کرتاسه-پالئوژن (K-Pg) رخ داد، به عنوان عامل اصلی انقراض جمعی شناخته می‌شود که بیش از ۷۵ درصد گونه‌های زیستی زمین، از جمله دایناسورهای غیرپرنده، را از بین برد. دهانه چیکشلوب به دلیل حفظ خوب ساختار خود و ارتباط مستقیم با لایه مرزی K-Pg جهانی، یکی از مهم‌ترین سایت‌های زمین‌شناسی برای مطالعه فرآیندهای برخوردی بزرگ است. این دهانه بخشی در خشکی و بخشی در زیر خلیج مکزیک قرار دارد و ساختار آن شامل حلقه قله‌ای است که ویژگی مشترک دهانه‌های بزرگ برخوردی در منظومه شمسی است.

کشف این دهانه در دهه ۱۹۹۰ میلادی، پس از شناسایی لایه غنی از ایریدیوم در مرز K-Pg، تأیید شد. شواهد متعدد، از جمله کوارتز شوک‌دار، تکتایت‌ها و ناهنجاری‌های گرانشی، چیکشلوب را به عنوان منبع اصلی مواد پرتاب‌شده جهانی مرتبط می‌دانند. این برخورد نه تنها زمین‌شناسی منطقه را تغییر داد، بلکه اثرات جهانی گسترده‌ای داشت، از جمله ایجاد سونامی‌های عظیم، آتش‌سوزی‌های جهانی و تغییرات آب و هوایی شدید که به انقراض جمعی منجر شد.

مشخصات دهانه برخوردی چیکشلوب (Chicxulub)

مشخصه

اطلاعات

نام

Chicxulub Crater

نوع

دهانه برخوردی سیارکی

مکان

شبه‌جزیره یوکاتان، مکزیک

سن تقریبی

حدود 66 میلیون سال

قطر دهانه

حدود 180 کیلومتر

عامل ایجاد

برخورد یک سیارک بزرگ

دوره زمین‌شناسی

مرز کرتاسه – پالئوژن (K–Pg)

اهمیت علمی

مرتبط با انقراض دایناسورها

موقعیت جغرافیایی دهانه چیکشلوب

دهانه چیکشلوب در شمال غربی شبه‌جزیره یوکاتان در مکزیکو واقع شده است. مرکز این دهانه در نزدیکی شهر کوچک چیکشلوب پوئبلو قرار دارد و بخشی از آن در خشکی و بخشی در زیر آب‌های خلیج مکزیک امتداد می‌یابد. مختصات تقریبی مرکز دهانه حدود ۲۱ درجه و ۲۴ دقیقه شمالی و ۸۹ درجه و ۳۱ دقیقه غربی است. این ساختار مدفون زیر لایه‌ای از رسوبات آهکی با ضخامت حدود یک کیلومتر است و به همین دلیل از سطح زمین قابل مشاهده نیست.

حلقه‌ای از چاه‌های طبیعی آب (cenotes) در سطح زمین، که ناشی از فرو ریختن سنگ‌های آهکی ضعیف‌شده توسط برخورد است، مرز تقریبی دهانه را نشان می‌دهد. این حلقه cenotes یکی از ویژگی‌های بارز جغرافیایی منطقه است و به شناسایی دهانه کمک کرد. دهانه چیکشلوب در یک پلتفرم کربناته قرار دارد که در زمان برخورد، بخشی از آن زیر آب‌های کم‌عمق دریایی بود. موقعیت جغرافیایی آن در نزدیکی خط ساحلی شمالی یوکاتان، اثرات برخوردی را بر اقیانوس اطلس و خلیج مکزیک گسترش داد و سونامی‌های عظیم ایجاد کرد که رسوبات را تا دور دست‌ها جابه‌جا کرد.

ویژگی‌های سیارک چیکشلوب

قطر تقریبی سیارک: حدود 10 تا 15 کیلومتر

سرعت برخورد: حدود 20 کیلومتر بر ثانیه

انرژی آزادشده: معادل میلیاردها بمب اتمی

زمان وقوع برخورد چیکشلوب

برخورد چیکشلوب دقیقاً در مرز کرتاسه-پالئوژن، حدود ۶۶٫۰۴۳ میلیون سال پیش رخ داد. این زمان‌بندی بر اساس روش‌های تاریخ‌گذاری رادیومتریک، مانند آرگون-آرگون و اورانیوم-سرب، بر روی مواد پرتاب‌شده و سنگ‌های ذوب‌شده دهانه تعیین شده است. لایه مرزی K-Pg جهانی، که با غنی‌سازی ایریدیوم مشخص است، دقیقاً با سن دهانه همخوانی دارد.

این رویداد در پایان دوره کرتاسه و آغاز پالئوژن قرار می‌گیرد و یکی از پنج انقراض جمعی بزرگ در تاریخ زمین است. دقت تاریخ‌گذاری نشان می‌دهد که برخورد و انقراض تقریباً همزمان بوده‌اند، با حاشیه خطای کمتر از ۵۰ هزار سال. مطالعات اخیر بر روی هسته‌های حفاری از حلقه قله‌ای دهانه، این زمان‌بندی را تأیید کرده و نشان می‌دهد که اثرات فوری برخورد در عرض چند ساعت تا چند روز آغاز شد.

نام‌گذاری و ریشه آن

نام چیکشلوب از زبان مایایی یوکاتکی گرفته شده و به دهکده‌ای در نزدیکی مرکز دهانه اشاره دارد. این نام به معنای تقریبی «دم شیطان» یا «شاخ شیطان» است، که احتمالاً از ترکیب کلمات «ch’ik» (به معنای کک یا کنه) و «xulub’» (به معنای شاخ، دم یا شیطان) ناشی می‌شود. برخی تفسیرها آن را «کک شیطان» یا «محل شاخ شیطان» می‌دانند.

نام‌گذاری رسمی دهانه توسط کاشفان آن در دهه ۱۹۹۰ انجام شد و به دلیل نزدیکی به شهر چیکشلوب پوئبلو انتخاب گردید. این نام نه تنها جغرافیایی است، بلکه به طور جالب توجهی با طبیعت ویرانگر برخورد همخوانی دارد، هرچند مردم محلی مایا بدون دانش از دهانه مدفون، این نام را برای منطقه به کار می‌بردند.

نوع سیارک برخوردکننده

سیارک چیکشلوب از نوع C-type (کربنی) با ترکیب مشابه کندریت‌های کربنی بود. مطالعات ایزوتوپی روتنیوم و کروم در لایه مرزی K-Pg نشان می‌دهد که این سیارک از بخش خارجی منظومه شمسی، فراتر از مدار مشتری، منشأ گرفته است. ترکیب آن شامل مواد کربنی غنی، سنگ‌ها و فلزات است و احتمالاً از نوع CM یا CR کندریت کربنی بوده.

این نوع سیارک‌ها نادرتر از انواع سیلیکاتی (S-type) هستند، اما شواهد شیمیایی، از جمله نسبت‌های عناصر گروه پلاتین، این طبقه‌بندی را تأیید می‌کند. برخلاف فرضیه‌های اولیه که آن را دنباله‌دار می‌دانستند، داده‌های اخیر سیارک کربنی را قطعی می‌دانند.

سرعت برخورد سیارک چیکشلوب

سرعت برخورد سیارک چیکشلوب حدود ۲۰ کیلومتر بر ثانیه (۷۲ هزار کیلومتر بر ساعت) تخمین زده می‌شود. این سرعت، که بیش از ۵۸ برابر سرعت صوت است، انرژی عظیمی معادل ۱۰۰ تریلیون تن TNT آزاد کرد. مدل‌های شبیه‌سازی نشان می‌دهد که زاویه برخورد حدود ۴۵ تا ۶۰ درجه بوده و سرعت بالا باعث تبخیر فوری سیارک و بخشی از سنگ‌های هدف شد.

سرعت حداقل برای برخورد با زمین ۱۱ کیلومتر بر ثانیه است، اما برای چیکشلوب، سرعت متوسط سیارکی حدود ۲۰ کیلومتر بر ثانیه پذیرفته شده است.

پیامدهای فوری پس از برخورد

پس از برخورد، حجم عظیمی از گردوغبار، سولفات‌ها و ذرات ریز وارد جو زمین شد که باعث تاریکی گسترده، کاهش شدید تابش خورشید و افت محسوس دمای جهانی در بازه‌ای کوتاه‌مدت گردید.

موج‌های شوک، زلزله‌های عظیم و سونامی‌های چندصد متری در مقیاس قاره‌ای رخ داد که محیط‌های زیستی خشکی و دریایی را به‌طور هم‌زمان ویران کرد.

زمستان برخوردی و کاهش نور خورشید

برخورد چیکشلوب باعث «زمستان برخوردی» شد که نور خورشید را به شدت کاهش داد. گرد و غبار سیلیکاتی ریز، دوده از آتش‌سوزی‌های جهانی و آئروسل‌های سولفوری از تبخیر سنگ‌های گوگرددار، جو را مسدود کرد و نور خورشید را تا ۸۰-۸۵ درصد کاهش داد. این تاریکی جهانی فتوسنتز را برای حدود دو سال متوقف کرد و زنجیره غذایی را فروپاشاند.

مدل‌ها علمی ابررایانه واتسون نشان می‌دهد که دمای جهانی تا ۱۵-۱۶ درجه سلسیوس کاهش یافت و این سرما برای سال‌ها ادامه داشت. دوده نقش کلیدی در جذب نور داشت و اثرات آن شدیدتر از آئروسل‌های سولفوری بود. این زمستان برخوردی عامل اصلی انقراض جمعی بود.

کشف دهانه چیکشلوب

کشف دهانه چیکشلوب در دهه ۱۹۷۰ میلادی آغاز شد، زمانی که زمین‌شناسان شرکت نفتی پمکس مکزیکو در جستجوی ذخایر نفتی، ناهنجاری‌های گرانشی و مغناطیسی در شبه‌جزیره یوکاتان مشاهده کردند. در سال ۱۹۷۸، گلن پنفیلد و آنتونیو کامارگو ساختار دایره‌ای به قطر حدود ۱۸۰ کیلومتر را شناسایی کردند، اما به دلیل سیاست‌های شرکت، این کشف عمومی نشد. در سال ۱۹۹۰، آلن هیلدبرند با بررسی نمونه‌های حفاری قدیمی پمکس و لایه‌های مرزی کرتاسه-پالئوژن، ارتباط این ساختار با انقراض جمعی را پیشنهاد کرد.

جزئیات فنی کشف شامل تحلیل کوارتز شوک‌دار و شیشه‌های پرتاب‌شده در لایه‌های جهانی مرز کرتاسه-پالئوژن بود که با مواد دهانه چیکشلوب هم‌خوانی داشت. پروژه حفاری یاکسکوپویل-۱ در سال ۲۰۰۱-۲۰۰۲ توسط برنامه حفاری قاره‌ای بین‌المللی (ICDP)، نمونه‌هایی از سنگ‌های ذوب‌شده برخوردی استخراج کرد و سن دقیق رویداد را تأیید نمود. مقایسه با دیگر سایت‌ها مانند هائیتی، جایی که لایه ضخیمی از مواد پرتاب‌شده یافت شد، نشان داد که چیکشلوب منبع اصلی لایه ایریدیوم‌دار جهانی است. اکسپدیشن ۳۶۴ در سال ۲۰۱۶ با حفاری تا عمق ۱۳۳۵ متر، ساختار حلقه قله را بررسی کرد و مدل فروپاشی دینامیکی را تأیید نمود، که در آن پوسته مرکزی ابتدا بالا می‌رود و سپس فرو می‌ریزد.

ویژگی‌های زمین‌شناختی دهانه چیکشلوب

دهانه چیکشلوب با قطر تقریبی ۱۸۰ تا ۲۰۰ کیلومتر و عمق اولیه بیش از ۲۰ کیلومتر، یکی از بزرگ‌ترین دهانه‌های حفظ‌شده روی زمین است. مرکز آن در خلیج مکزیک قرار دارد و نیمی از آن زیر آب و نیمی زیر خشکی مدفون شده است. ساختار آن شامل حلقه قله داخلی با قطر حدود ۸۰ کیلومتر است که از گرانیت‌های شوک‌دار تشکیل شده و لایه‌های سوئویت (suevite، سنگ‌های برش‌دار ذوب‌شده) آن را پوشانده است.

در بررسی فنی، حفاری اکسپدیشن ۳۶۴ نشان داد که حلقه قله از سنگ‌های گرانیت پوسته قاره‌ای تشکیل شده که در اثر برخورد به سرعت بالا رانده شده‌اند. مقایسه با مدل‌های عددی، عمق گذرا (transient cavity) را حدود ۳۰ کیلومتر تخمین می‌زند که سپس فروپاشی کرده و ساختار نهایی را شکل داده است. لایه‌های رسوبی پس از برخورد شامل مواد پرتاب‌شده و رسوبات دریایی است که نشان‌دهنده بازگشت سریع آب دریا به دهانه است. وجود چاه‌های آب شیرین (cenotes) در حاشیه دهانه، ناشی از شکستگی‌های ناشی از برخورد است که آب زیرزمینی را هدایت می‌کند. این ویژگی‌ها چیکشلوب را به مدلی ایده‌آل برای مطالعه دهانه‌های بزرگ در منظومه شمسی تبدیل کرده است.

سیارک برخوردی ترکیب، سرعت و انرژی

سیارک چیکشلوب از نوع کندریت کربنی (carbonaceous chondrite) بود، با قطر ۱۰ تا ۱۵ کیلومتر و جرم تقریبی ۱۰¹⁵ تا ۱۰¹⁷ کیلوگرم. سرعت برخورد حدود ۲۰ کیلومتر بر ثانیه و زاویه ۴۵ تا ۶۰ درجه بوده که انرژی آزادشده را به حدود ۱۰²³ تا ۱۰²⁵ ژول رسانده است، معادل صدها میلیون بمب اتمی.

جزئیات فنی نشان می‌دهد که ترکیب سیارک شامل عناصری مانند ایریدیوم و روتنیوم است که در لایه مرزی جهانی یافت شده. مدل‌های شبیه‌سازی سه‌بعدی، پراکندگی مواد را بر اساس زاویه شیب‌دار توضیح می‌دهند که باعث نامتقارنی دهانه شده است. مقایسه با سیارک‌های خانواده باپتیستینا یا فلورا، چیکشلوب را به کندریت‌های نوع CM یا CR مرتبط می‌کند. انرژی جنبشی این برخورد، سنگ‌های هدف را تبخیر کرد و حجم عظیمی از گرد و غبار و گازهای سولفوری به جو تزریق نمود، که عامل اصلی تغییرات آب و هوایی بود.

پیامدهای جهانی برخورد از سونامی، آتش‌سوزی تا تغییرات آب و هوایی

برخورد چیکشلوب سونامی‌های عظیمی با ارتفاع هزاران متر ایجاد کرد که تا هزاران کیلومتر دورتر رسوبات را جابه‌جا کرد. آتش‌سوزی‌های جهانی ناشی از مواد پرتاب‌شده داغ، حدود ۷۰ درصد جنگل‌های زمین را سوزاند و دوده زیادی به جو فرستاد.

در جزئیات عملی، شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند سونامی اولیه انرژی معادل ۳۰ هزار برابر سونامی اقیانوس هند ۲۰۰۴ داشت و سرعت جریان بیش از ۲۰ سانتی‌متر بر ثانیه در سواحل جهانی ایجاد کرد. مقایسه با رسوبات تانزانیا یا داکوتای شمالی، لایه‌های اختلال‌دار را توضیح می‌دهد. تزریق سولفات‌ها و دوده باعث زمستان برخوردی شد که نور خورشید را برای سال‌ها مسدود کرد و فتوسنتز را متوقف نمود. باران اسیدی و از بین رفتن لایه اوزون، زنجیره غذایی را مختل کرد و انقراض انتخابی گونه‌ها را باعث شد.

انقراض جمعی کرتاسه-پالئوژن و نقش چیکشلوب

انقراض کرتاسه-پالئوژن حدود ۷۵ درصد گونه‌ها را نابود کرد، از جمله تمام دایناسورهای غیرپرنده، آمونیت‌ها و بسیاری از خزندگان دریایی. لایه ایریدیوم‌دار جهانی و مواد پرتاب‌شده، مستقیماً به چیکشلوب مرتبط است.

بررسی‌های دقیق نشان می‌دهد که تاریکی طولانی و سرمایش جهانی، تولیدکنندگان اولیه مانند پلانکتون‌ها را نابود کرد و زنجیره غذایی را فروپاشید. مقایسه با فسیل‌های هل کریک در آمریکا، مرگ همزمان گونه‌ها را نشان می‌دهد. پروژه حفاری ۲۰۱۶، لایه ایریدیوم را درون دهانه یافت و ارتباط مستقیم را تأیید کرد. این انقراض راه را برای تسلط پستانداران باز کرد و تنوع زیستی مدرن را شکل داد.

اهمیت علمی در پژوهش‌های مدرن

اثبات ارتباط مستقیم برخوردهای کیهانی با انقراض‌های جمعی

نقش کلیدی در شکل‌گیری نظریه برخورد-انقراض

داده‌های ارزشمند برای زمین‌شناسی برخوردی

مرجع اصلی مطالعات مرز K–Pg

مقایسه با دهانه‌های برخوردی دیگر سیارات

افزایش درک از خطرات سیارک‌ها برای زمین امروز

پروژه‌های تحقیقاتی و حفاری‌های اخیر

پروژه‌های حفاری چیکشلوب از دهه ۱۹۹۰ آغاز شد، اما اکسپدیشن ۳۶۴ برنامه IODP در سال ۲۰۱۶ برجسته‌ترین بود که تا عمق ۱۳۳۵ متر حفاری کرد و بیش از ۸۰۰ متر نمونه استخراج نمود. پروژه مشترک با ICDP، ساختار حلقه قله را بررسی کرد و مدل فروپاشی دینامیکی را تأیید نمود. مقایسه با حفاری یاکسکوپویل-۱، تفاوت در رسوبات پس از برخورد را نشان داد. یافته‌ها شامل سیستم هیدروترمال طولانی‌مدت و بازگشت سریع زندگی میکروبی بود. این حفاری‌ها، درک ما از تشکیل دهانه‌های بزرگ و پیامدهای زیستی را تحول بخشید.

منبع:

https://abrarsanati.ir/%d8%b3%db%8c%d8%a7%d8%b1%da%a9-%da%86%db%8c%da%a9%d8%b4%d9%84%d9%88%d8%a8/

رپورتاژ/