หลักฐานการกวาดล้างไดโนซอร์จากหลุมอุกกาบาตชิคซูลูป

 

หินจากอวกาศก้อนหนึ่งตกลงมาในพื้นที่ชายฝั่งซึ่งปัจจุบันคือคาบสมุทรยูคาตังของเมกซิโก ได้สร้างหายนะจนกวาดล้างสิ่งมีชีวิตบนพื้นผิวโลกไปถึง 70% รวมทั้งทำให้ไดโนซอร์สูญพันธุ์ด้วย 

เมื่อครึ่งศตวรรษก่อน มีคำถามว่าเพราะเหตุใดความหลากหลายของฟอสซิลที่ปรากฏในบันทึกทางธรณีวิทยาจากมหายุคมีโซโซอิก(Mesozoic era) จึงหยุดลงอย่างฉับพลัน

ไม่ว่าอะไรที่เป็นสาเหตุ ทำให้สิ่งมีชีวิตบนโลกล้มตายไปถึง 75% จะต้องเกิดขึ้นอย่างค่อนข้างรวดเร็วและกระจายไปทั่วโลกสมมุติฐานความรุนแรงระดับล้างโลกเกือบทั้งหมดมุ่งเป้าไปที่ความเป็นไปได้ 2 ทางคือ หนึ่งเกิดจากใต้พื้นดินเช่น กิจกรรมภูเขาไฟที่เพิ่มขึ้นอย่างรุนแรง และอีกสาเหตุคือจากเบื้องบน ในรูปของดาวหางหรือดาวเคราะห์น้อย พุ่งชนและรบกวนภูมิอากาศทั่วโลก

ในปี 1980 นักฟิสิกส์อเมริกัน Luis Alvarez และบุตรชาย Walter Alvarez นักธรณีวิทยา ได้เผยแพร่การศึกษาชิ้นหนึ่ง จากชั้นตะกอนบางๆ ชั้นหนึ่งที่แบ่งยุคครีเตเชียส(Cretaceous) ที่อุดมไปด้วยไดโนซอร์ แยกออกจากพาลีโอจีน(Paleogene) โลกหลังยุคไดโนซอร์ คุณสมบัติที่เด่นชัดอย่างหนึ่งของแถบตะกอนที่บางในระดับมิลลิเมตรจนถึงเซนติเมตรนี้ก็คือ ปริมาณของธาตุอิริเดียม(Iridium) ซึ่งสูงอย่างไม่ปกติ ธาตุนี้เป็นโลหะที่พบได้น้อยในเปลือกโลก

ชั้นตะกอนจากยุคครีเตเชียส-พาลีโอจีน ซึ่งพบได้ทั่วโลก จะมีชั้นรอยต่อที่เป็นดินเหนียวบางๆ ที่มีอิริเดียมในความเข้มข้นสูงกว่าปกติ 1000 เท่า

ที่หนึ่งที่คุณจะได้พบอิริเดียมจำนวนมากก็คือในอุกกาบาตบางชนิด ดังนั้นการค้นพบของพ่อลูก Alvarez จึงกลายเป็นหลักฐานที่ชัดเจนชิ้นแรกว่ามีบางสิ่งจากห้วงอวกาศ ได้กระจายชิ้นส่วนของมันไปทั่วดาวเคราะห์ในช่วงเวลาที่ความหลากหลายทางชีวภาพของไดโนซอร์ดิ่งฮวบลง และด้วยความบังเอิญในเวลาเดียวกันนั้นพื้นที่การชนขนาดมหึมาแห่งนี้ก็อยู่ในความสนใจของงานวิจัย แม้ว่าการเชื่อมโยงระหว่างรอยแตกขนาดกว้าง 180 ถึง 200 กิโลเมตรที่ขอบด้านใต้ของอ่าวเมกซิโก กับดาวเคราะห์น้อยผู้พิฆาตยังคงไม่เกิดขึ้นจนกระทั่งทศวรรษ 1990

นับแต่นั้นมา ก็มีหลักฐานที่สนับสนุนการชนของดาวเคราะห์น้อยก็สุมเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ โดยแบบจำลองไปไกลถึงการระบุองศา และตำแหน่งของหลุมชิคซูลูป(Chicxulub crater) ก็มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งยวดต่อระดับความรุนแรงของการสูญพันธุ์นี้ ยังมีสัญญาณของพื้นที่กิจกรรมทางธรณีวิทยาที่รุนแรงมากในอินเดียตะวันตกที่เรียกว่า Deccan Traps ยังได้ปล่อยก๊าซเรือนกระจกปริมาณมหาศาลในช่วงเวลาเดียวกัน ก็ทำให้สมมุติฐานภูเขาไฟยังไม่เคยถูกกำจัดทิ้งไปได้ อย่างน้อยก็อาจในฐานะปัจจัยที่มีส่วนร่วม ไม่ว่าจุดร้อนการแปรสัณฐานนี้จะแสดงบทบาทสำคัญในเหตุการณ์การสูญพันธุ์ครั้งที่โด่งดังนี้หรือไม่ หรือแม้แต่ช่วงให้ความหลากหลายทางชีวภาพกลับฟื้นคืนมาหลังจากนั้น ก็ยังเป็นที่ถกเถียง

ทีมนักวิจัยนานาชาติที่ร่วมมือในการศึกษาวัสดุสารจากหลุมอุกกาบาตชีคซูลูปอันโด่งดังที่คาบสมุทรยูคาตัง สุดท้ายก็สามารถเชื่อมโยงสัญญาณทางเคมีจากฝุ่นอุกกาบาต เข้ากับหินจากอุกกาบาตที่พบที่รอยต่อทางธรณีวิทยาที่เป็นช่วงการสูญพันธุ์ของไดโนซอร์ได้ และดูเหมือนจะเป็นสัญญาณที่ชัดเจนว่าชั้นฝุ่นบางๆ ที่สะสมบนเปลือกโลกเมื่อ 66 ล้านปีก่อน มีกำเนิดมาจากเหตุการณ์การชนนี้จริง เมื่อฝุ่นจากดาวเคราะห์น้อยที่พุ่งชนระเหยและหินจากการชนก็ปลิวว่อนไปทั่วดาวเคราะห์ ปิดกั้นดวงอาทิตย์และทำให้เกิดความมืดมิดและฤดูหนาวไปทั่วโลก

location of Chicxulub crater

ขณะนี้ เราอยู่ระดับความเชื่อมั่นในทางธรณีวิทยาที่ไม่ได้เกิดขึ้นโดยไม่มีสาเหตุ Sean Gulick นักวิทยาศาสตร์ธรณี จากมหาวิทยาลัยเทกซัส ออสติน กล่าว เขาและเพื่อนนักวิทยาศาสตร์ธรณี Joanna Morgan จากอิมพีเรียลคอลเลจ ลอนดอน Gulick ได้นำทีมสำรวจในปี 2016 เพื่อเก็บตัวอย่างหินที่แตกกระจายลึกลงไปมากกว่าครึ่งกิโลเมตรจากวงแหวนเทือกเขา(peak ring) ที่ใจกลางหลุมอุกกาบาตที่ถูกฝังไว้ในพื้นทะเล งานวิจัยจากการสำรวจครั้งนี้ช่วยเติมช่องว่างเกี่ยวกับการชน, ผลที่เกิดตามมา และการฟื้นคืนของชีวิต ได้

ระดับอิริเดียมความเข้มข้นสูงที่สุดพบได้ภายในแกนกลางหินในระดับ 5 เซนติเมตรที่เก็บมาจากยอดของวงแหวนเทือกเขาของหลุม ซึ่งเป็นจุดที่ยกตัวสูงขึ้นในหลุมการชน ที่ก่อตัวเมื่อหินที่ถูกอัดกระดอนกลับจากนั้นก็ถล่มจากพลังของการชน นอกจากอิริเดียมแล้ว ชิ้นส่วนแกนกลางหลุมที่ได้ยังแสดงระดับธาตุอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับวัสดุสารจากดาวเคราะห์น้อย ในปริมาณที่สูง ความเข้มข้นและองค์ประกอบของ “ธาตุดาวเคราะห์น้อย” ยังเหมือนกับที่ตรวจสอบได้จากชั้นทางธรณีวิทยา 52 แหล่งทั่วโลกด้วย

ชิ้นส่วนจากแกนกลาง และชั้นตะกอนยังมีธาตุของโลกโดยรวมๆ ด้วย ซึ่งรวมถึงสารประกอบซัลฟูรัส การศึกษาในปี 2019 ไม่พบหินที่มีกำมะถันจากพื้นที่เกือบทั้งหมดของแกนกลาง แม้ว่าจะพบหินมีกำมะถันในปริมาณสูงในหินปูนที่อยู่รอบๆ ก็ตาม นี่บ่งชี้ว่าการชนได้เป่ากำมะถันเดิมขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ ซึ่งมันอาจทำให้เหตุการณ์ที่แย่ยิ่งแย่ลงไปอีก โดยการช่วยปิดกั้นความอบอุ่นจากดวงอาทิตย์ และส่งผลให้เกิดฝนกรด(acid rain)

ส่วนหนึ่งของแกนหินที่เจาะเก็บได้จากหลุมชิคซูลูปที่เกิดจากการชนของดาวเคราะห์น้อยที่กวาดล้างไดโนซอร์ นักวิจัยได้พบอิริเดียมความเข้มข้นสูง ซึ่งเป็นตัวระบุวัสดุสารจากดาวเคราะห์น้อย ในช่วงกลางของแกนซึ่งเป็นวัสดุสารผสมของเถ้าจากการชนและชั้นตะกอนมหาสมุทรที่สะสมตลอดหลายทศวรรษ 

ห้องทดลอง 4 แห่งในออสเตรีย, เบลเจียม, ญี่ปุ่น และสหรัฐฯ ได้ทำการตรวจสอบตัวอย่างนี้ ผลสรุปไม่เพียงแต่ช่วยประมวลบันทึกฟอสซิลเข้ากับพื้นที่ชน พวกเขายังบอกใบ้ถึงช่วงเวลาที่สนับสนุนการลดฮวบของประชากรไดโนซอร์อย่างรวดเร็ว ในเวลาที่สั้นเพียงหนึ่งหรือสองทศวรรษเท่านั้น ถ้าคุณย้อนเวลากลับไปถึงเมื่อ 66 ล้านปีก่อนได้จริงๆ คุณก็น่าจะแย้งว่าทั้งหมดนี่มันเกิดขึ้นภายในไม่กี่ทศวรรษ โดยก็เป็นเรื่องปกติที่จะใช้เพื่อให้ทุกๆ สิ่งอดอยากจนค่อยๆ ตายไป Gulick กล่าว

สิ่งที่ไม่ใช่เรื่องที่ถกเถียงกันอย่างเผ็ดร้อนอีกต่อไปก็คือว่า ชิ้นก้อนหินขนาดกว้าง 12 กิโลเมตรที่ชนกับชายฝั่งดังกล่าวซึ่งปัจจุบันเป็นเมกซิโก เมื่อราว 66 ล้านปีก่อน ก็เป็นก้อนเดียวกับที่สร้างฝุ่นปกคลุมซากไดโนซอร์นับไม่ถ้วนหรือไม่ วงนี้จบอย่างสมบูรณ์แล้ว Steven Goderis ผู้นำการศึกษา นักธรณีเคมีจาก Vrije Universiteit Brussel ในเบลเจียม กล่าว Gulick และเพื่อนร่วมงานวางแผนที่จะกลับไปที่หลุมชิคซูลูปฤดูร้อนนี้ เพื่อเริ่มสำรวจพื้นที่ที่ใจกลางหลุม ซึ่งพวกเขาหวังว่าจะได้วางแผนการเจาะหลุมในอนาคตเพื่อเก็บวัสดุสารดาวเคราะห์น้อยได้ให้มากขึ้น การศึกษานี้เผยแพร่ใน Science Advances วันที่ 24 กุมภาพันธ์

Sean Gulick และ Joanna Morgan ผู้นำทีมสำรวจเพื่อเจาะเก็บตัวอย่างจากแกนกลางวงแหวนเทือกเขาที่ใจกลางหลุมอุกกาบาตชิคซูลูป

แหล่งข่าว sciencealert.com : dust from asteroid that ended dinosaur reign closes case on impact extinction theory

phys.org : asteroid dust found in crater closes case of dinosaur extinction