زومیت/ دانشمندان با تحلیل دندان فسیلی دایناسورها، ترکیب شیمیایی هوای دوران باستان را بازسازی کردند و پس از ۱۵۰ میلیون سال، به ردی از جو زمین دست یافتند.

گاهی یک تکه‌ی کوچک از گذشته، می‌تواند دروازه‌ای بزرگ به تاریخ زمین بگشاید. دندان‌هایی که زمانی در آرواره‌ی یک دایناسور جا خوش کرده بودند، حالا به کلیدی برای رمزگشایی از اقلیم میلیون‌ها سال پیش تبدیل شده‌اند. پژوهشگران با بهره‌گیری از روش‌های نوین زمین‌شیمی، موفق شده‌اند از طریق ایزوتوپ‌های باقی‌مانده در مینای دندان‌های فسیلی دایناسورهای ژوراسیک و کرتاسه، نقشه‌ای دقیق از میزان کربن‌دی‌اکسید جو در دوران مزوزوئیک ترسیم کنند؛ دورانی که زمین زیر گام‌های دایناسورها می‌لرزید و آسمان، تنفس آن‌ها را در خود ثبت می‌کرد.

به‌گزارش ساینس‌آلرت، پژوهش تازه‌ای که به رهبری دینگسو فنگ از دانشگاه گئورگ آگوست گوتینگن انجام شده، نشان می‌دهد که ایزوتوپ خاصی از اکسیژن در مینای دندان‌های فسیلی، می‌تواند سرنخ‌هایی از سطح کربن‌دی‌اکسید جو در گذشته‌های دور ارائه دهد. یافته‌ها صرفاً به درک محیط زیست دایناسورها ختم نمی‌شود. ایزوتوپ‌های اکسیژن، ردهایی از رویدادهای بزرگ زمین‌شناسی، مانند فوران‌های گسترده‌ی آتشفشانی در خود دارند و می‌توانند گذشته‌ی پرتلاطم زمین را زنده کنند.

ایزوتوپ‌های اکسیژن می‌توانند گذشته پرتلاطم زمین را آشکار کنند.

توماس توتکن از دانشگاه یوهانس گوتنبرگ ماینتس، توضیح می‌دهد که مطالعه راه تازه‌ای برای ردیابی رابطه‌ی میان جانوران خشکی‌زی و ترکیب جوی که در آن زندگی می‌کرده‌اند، گشوده است. به‌گفته‌ی او، مینای دندان دایناسورها هنوز پس از گذشت ده‌ها میلیون سال، ایزوتوپ‌هایی را در خود نگه داشته که به بازسازی جو دوران میانه‌زیستی (مزوزوئیک) و میزان فتوسنتز جهانی آن زمان کمک می‌کنند.

در حقیقت، بدن هر جانوری ردپای شیمیایی از محیط پیرامونش را جذب می‌کند. از غذایی که می‌خوریم گرفته تا هوایی که تنفس می‌کنیم، همه‌چیز اثر خودش را روی بافت‌های سخت بدن، از جمله دندان‌ها، بر جا می‌گذارد و این امر فقط درباره‌ی ما انسان‌ها صدق نمی‌کند؛ دایناسورها هم همین‌طور بودند.

نسبت ایزوتوپ‌های موجود در بافت‌ها، می‌تواند نشانه‌هایی از شرایط اقلیمی و زیستی زمان حیات آن موجود ارائه دهد. پژوهشگران به‌طور خاص به دنبال اکسیژن-۱۷ بودند؛ ایزوتوپی کمیاب که در اثر فرآیندهای جوی، مقدارش در اکسیژن موجود در جو کاهش می‌یابد. اکسیژن-۱۷ از طریق سوخت‌وساز غذا وارد بدن می‌شود، در آب درون‌بدنی حل می‌شود و سرانجام، در مینای دندان رسوب می‌کند. توتکن می‌گوید همین فرآیند، امکان بازسازی ترکیب شیمیایی جو گذشته را حتی پس از میلیون‌ها سال، فراهم می‌کند.

پژوهشگران تا همین اواخر، با بررسی ویژگی رسوب ایزوتوپ اکسیژن در بدن جانوران زنده، نشان داده بودند که مینای دندان بازتاب دقیقی از سطح کربن‌دی‌اکسید جو است. اما آیا این روش برای فسیل‌های بسیار قدیمی هم جواب می‌دهد؟ پاسخ مثبت است. دندان‌های فسیلی دایناسورها گزینه‌ای ایده‌آل هستند. نابهنجاری‌های ایزوتوپی چشمگیری در آن‌ها دیده می‌شود و دقت ابزارهای امروزی برای اندازه‌گیری همین ایزوتوپ‌ها کفایت می‌کند.

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 به‌مراتب بالاتر از امروز بوده‌است، این نتیجه با پژوهش‌های پیشین نیز همخوانی دارد.

برای مثال، در اواخر ژوراسیک، سطح کربن‌دی‌اکسید حدود ۱۲۰۰ پی‌پی‌ام (بخش در یکای سنجش) و در اواخر کرتاسه، نزدیک به ۷۵۰ پی‌پی‌ام بود. در حالی که 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. به‌گفته‌ی توتکن، تفاوت‌ها می‌تواند نشانه‌ی جهش‌هایی کوتاه‌مدت اما شدید در سطح کربن‌دی‌اکسید جو باشد؛ جهش‌هایی که به احتمال زیاد در نتیجه‌ی فوران‌های گسترده آتشفشانی و آزادشدن مقادیر زیادی از گازهای گلخانه‌ای رخ داده‌اند.

مطالعه نه‌تنها 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 به‌کاررفته، 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.

یافته‌های پژوهش در نشریه PNAS منتشر شده است.