در عصر دایناسورها روزها کوتاه تر بوده است

نتایج تجزیه‌و‌تحلیل پژوهشگران از فسیل صدف متعلق به ۷۰ میلیون سال پیش نشان می‌دهد که در آن دوران طول روز کوتاه‌تر از عصر کنونی بوده است.

تکه سنگی که میلیون‌ها سال در زمین دفن بوده، به ساعت جدیدی برای درک چرخش زمین مبدل شده است. تجزیه‌و‌تحلیل فسیل یک صدف دو کفه‌ای عصر کرتاسه نشان داده است که روزهای سیاره‌ی ما ۷۰ میلیون سال پیش نیم ساعت کوتاه‌تر بوده است. دانستن این موضوع به دانشمندان کمک می‌کند تا به‌طور دقیق‌تری سرعتی را که با آن ماه به‌آرامی درحال دور شدن از سیاره‌ی ما است، مشخص کنند.

درک اینکه چگونه چرخش زمین طی زمان تغییر کرده است، چالش کاملا جالبی است. ما نمی‌توانیم به عقب برگردیم و آن را تجربه کرده یا ثبت کنیم؛ درعوض مجبوریم روی این مساله تکیه کنیم که چگونه سیاره‌ی ما آن تغییرات را طی زمان ثبت کرده است. به‌عنوان مثال، دانشمندان اخیرا با مطالعه‌ی چگونگی تطابق تغییرات تابش خورشیدی ثبت‌شده در سنگ‌های باستانی با چرخه‌های خورشیدی طی ده‌ها هزار سال، توانستند تعیین کنند که روزهای زمین در ۱/۴ میلیارد سال پیش، ۱۸ ساعته بودند. اما به دست آوردن چنین اطلاعاتی در مقیاس‌های زمانی کوچک‌تر، دشوارتر است. این همان جایی است که یک صدف دو کفه‌ای منقرض‌شده به نام Torreites sanchezi وارد ماجرا می‌شود.

صدف مذکور به گروهی از دو کفه‌ای‌هابه نام صدف‌های حلقه‌ای تعلق دارد که در جریان رویداد انقراض کرتاسه- پالئوژن درحدود ۶۶ میلیون سال پیش از بین رفتند و در دنیای امروز چیزی مانند آن‌ها وجود ندارد. در آن زمان، این موجودات گلدان‌مانند موجودات غالب اکوسیستم‌های مرجانی بودند. این موجودات باستانی تشابهاتی با صدف‌های امروزی نیز داشتند. مثلا اینکه پوسته‌ی آن‌ها به اندازه‌ی یک لایه در روز رشد می‌کرد. درست مانند اینکه که حلقه‌های درخت حاوی اطلاعاتی درمورد سالی که گیاه در آن رشد کرده، است، این پوسته‌ها نیز حاوی اطلاعاتی هستند. به‌طور خاص، آن‌ها می‌توانند شرایط آب‌و‌هوایی مانند دما و شیمی را در مقیاس‌های زمانیِ کوتاه‌تر از روز نشان دهند و اطلاعاتی درمورد نحوه‌ی زندگی این جانوران در اختیار ما قرار دهند. نیلز دِوینتر متخصص زمین‌شیمی از دانشگاه آزاد بروکسل در بلژیک توضیح داد:

ما برای هر روز چهار تا پنج داده داریم و این چیزی است که تقریبا هرگز در تاریح زمین‌شناسی به دست نیامده است. ما اساسا می‌توانیم به یک روز ۷۰ میلیون سال پیش نگاه کنیم. این واقعا شگفت‌آور است.

پژوهشگران فسیل T. sanchezi را با استفاده از روش‌های مختلفی شامل طیف‌سنجی جرمی، میکروسکوپ، تجزیه‌و‌تحلیل ایزوتوپ پایدار و میکروفلورسانس اشعه ایکس مورد بررسی قرار دادند. تجزیه‌و‌تحلیل شیمیایی پوسته نشان می‌داد که در ۷۰ میلیون سال پیش، اقیانوس‌ها بسیار گرم‌تر بوده‌اند. این صدف دوکفه‌ای در آب‌هایی که دمای آن در فصل تابستان به ۴۰ درجه و در فصل زمستان به بیش از ۳۰ درجه‌ی سانتیگراد می‌رسید، شکوفا می‌شد. حلقه‌های پوسته تغییر فصل‌ها را نیز نشان می‌دهند. برای مثال در صدف‌های مدرن، لایه‌هایی که در زمستان رشد می‌کنند، تیره‌تر هستند. این تغییرپذیری فصلی به دانشمندان این امکان را می‌دهد تا مقیاس‌های زمانی سالانه را درون الگوهای خطی مشاهده‌شده در پوسته مشخص کنند زیرا حلقه‌های فصلی با یکدیگر مطابقت دارند. پژوهشگران از این ویژگی برای محاسبه‌ی طول روز در دوران زندگی این صدف‌ها استفاده کردند.

 براساس بررسی پژوهشگران مشخص شد که طول زندگی این صدف دوکفه‌ای باستانی حدود ۹ سال بوده است. آن‌ها تعداد حلقه‌ها را در هر سال شمردند و به‌جای ۳۶۵ حلقه، ۳۷۲ حلقه وجود داشت. می‌دانیم که در طول زمان، طول یک سال کم‌و‌بیش یکسان مانده است زیرا مدار زمین تغییری نکرده است. بنابراین معنای این مساله آن است که باید طول روز که با سرعت چرخش زمین تعیین می‌شود، تغییر کرده باشد و طی زمان از ۲۳/۵ ساعت به ۲۴ ساعت رسیده باشد. اینکه چرخش زمین درحال کند شدن است، موضوع کاملا مشخصی است و به‌طور مسلم با ماه ارتباط دارد زیرا کاهش سرعت چرخش زمین در اثر اصطکاک ناشی‌از جزر‌و‌مد زمین رخ می‌دهد. این پدیده، اثر اصطکاک جزر‌ومدی نامیده می‌شود. این کشندها در اثر کشش گرانشی ماه ایجاد می‌شود و باعث بالا آمدگی می‌شود. اگرچه چرخش زمین این بالاآمدگی را کمی جلوتر از موقعیت ماه در مدار سیاره زمین منحرف می‌کند. این مساله نیروی چرخشی را بین دو جسم ایجاد می‌کند و به ماه شتاب بخشیده و موجب می‌شود به‌تدریج از زمین دورتر شود.

اندازه‌گیری‌های دقیق حاصل‌از بازتاب لیزر از بازتابنده‌هایی که در جریان ماموریت آپولو روی ماه مستقر شده‌اند، نشان می‌دهد که در‌حال‌حاضر، ماه با سرعتی حدود ۳/۸۲ سانتی‌متر در سال درحال دور شدن از زمین است. اگر ما از این نرخ برای استنباط موقعیت اولیه‌ی ماه در ۴/۵ میلیارد سال پیش (زمانی که گمان می‌شود ماه تشکیل شده باشد) استفاده کنیم، می‌بینیم درست درنمی‌آید: ماه چنان به سیاره‌ی ما نزدیک بوده است که می‌توانسته در اثر نیروهای جرزومدی متلاشی شود. این مساله دانشمندان را به این نتیجه‌گیری می‌رساند که احتمالا سرعت دور شدن ماه با گذشت زمان تغییر کرده و شتاب گرفته است؛ اما دقیقا مشخص نیست که در هر نقطه از زمان، این سرعت چقدر بوده است.

یافتن سوابق زمین‌شناسی بیشتر که به ما این امکان را بدهد تا طول روزها را در نقاط مختلف تاریخ زمین محاسبه کنیم، به ما کمک می‌کند تا شتاب ماه را با دقت بیشتری ترسیم کنیم. این امر به نوبه‌ی خود می‌تواند به تعیین زمان تشکیل ماه کمک کند و یافتن آن داده‌ها دقیقا چیزی است که پژوهشگران امیدوارند با بررسی پوسته‌های صدف فسیل‌شده‌ی بزرگ‌تر به آن برسند.

مطالعه‌ی جدید همچنین نشان می‌دهد که حلقه‌های پوسته‌ در جریان روز سریع‌تر رشد می‌کردند. به‌گفته‌ی پژوهشگران، این موضوع نشان می‌دهد که T. sangezi دارای نوعی رابطه‌ی همزیستی با موجود فتوسنتز کننده‌ای بوده است؛ مانند صدف‌های بزرگ امروزی که دارای رابطه‌ی همزیستی با جلبک‌ها هستند. پیتر اسکلتون، متخصص دیرینه‌شناسی زیستی که در این پژوهش مشارکتی نداشته است، می‌گوید:

تابه‌حال، تمام استدلال‌های منتشرشده درمورد همزیستی فتوسنتزی در صدف‌های حلقه‌ای اساسا گمانه‌زنی و صرفا براساس خصوصیات مورفولوژیکی دلالت‌کننده و دربرخی موارد، به‌طور آشکارا نادرست بوده است. این مقاله اولین موردی است که شواهد قانع‌کننده‌ای را در حمایت از این فرضیه ارائه می‌دهد.

نتایج این پژوهش در مجله‌ی Paleoceanography and Paleoclimatology منتشر شده است.