تأثیر برخورد یک سیارک کوچک بر زندگی در زمین مدرن

در طول تاریخ، زمین با رویدادهای فاجعه‌باری مواجه شده که آب‌وهوا و اکوسیستم‌های آن را دگرگون کرده‌اند. برخی از این رویدادها ناشی از برخورد سیارک‌ها بوده‌اند و اثرات طولانی‌مدتی بر خشکی و دریا گذاشته‌اند.

دانشمندان همچنان این احتمالات را بررسی می‌کنند، نه‌تنها برای درک انقراض‌های گذشته، بلکه برای آمادگی در برابر تهدیدات احتمالی آینده.

مطالعه‌ای که اخیراً توسط پژوهشگران مرکز فیزیک اقلیمی IBS (ICCP) در دانشگاه ملی بوسان کره جنوبی انجام شده، بررسی می‌کند که اگر یک سیارک با اندازه متوسط با زمین برخورد کند، چه اتفاقی خواهد افتاد.

این تیم پژوهشی با استفاده از مدل‌های پیشرفته آب‌وهوایی، شبیه‌سازی کرده‌اند که چنین برخوردی چگونه می‌تواند جو، الگوهای آب‌وهوایی و حتی امنیت غذایی جهانی را مختل کند.

نتایج این پژوهش، جهانی را نشان می‌دهد که به‌طور چشمگیری تغییر کرده است؛ برخی گونه‌ها برای بقا تقلا می‌کنند، درحالی‌که برخی دیگر به‌طور غیرمنتظره‌ای رشد خواهند کرد.

خطر برخورد سیارک با زمین

زمین توسط شمار زیادی از اجرام آسمانی احاطه شده که در مدارهای نسبتاً نزدیکی حرکت می‌کنند. بیشتر این اجرام تهدیدی فوری محسوب نمی‌شوند، اما برخی دارای احتمال برخوردی هستند که نمی‌توان آن را نادیده گرفت.

یکی از قابل‌توجه‌ترین این اجرام، سیارک بنو (Bennu) است که قطری حدود 500 متر دارد. طبق مطالعات اخیر، احتمال برخورد این سیارک با زمین در سپتامبر 2182 حدود 1 در 2700 است.

برای درک این احتمال، می‌توان آن را به پرتاب سکه‌ای تشبیه کرد که 11 بار پشت سر هم به یک نتیجه مشابه برسد.

بااینکه چنین سناریویی بسیار بعید به نظر می‌رسد، اما پیامدهای احتمالی آن آن‌قدر شدید است که ارزش بررسی علمی را دارد.

اگر سیارکی با این اندازه به زمین برخورد کند، خسارات آن فراتر از منطقه برخورد اولیه خواهد بود و موجب اختلالات جهانی برای سال‌ها خواهد شد.

شبیه‌سازی برخورد سیارک

برای درک بهتر پیامدهای بالقوه، پژوهشگران ICCP یک مدل آب‌وهوایی پیشرفته طراحی کردند تا تأثیر یک برخورد سیارک متوسط را شبیه‌سازی کنند.

بر اساس این مدل، برخورد سیارک می‌تواند چند صد میلیون تن گرد و غبار را به جو فوقانی زمین پرتاب کند. این گرد و غبار باعث مسدود شدن نور خورشید شده و یک دوره سرد شدن جهانی را رقم می‌زند؛ مشابه آنچه پس از فوران‌های عظیم آتشفشانی در گذشته زمین رخ داده است.

برخلاف مطالعات پیشین که بیشتر بر تغییرات جوی و دمایی تمرکز داشتند، این تحقیق تأثیرات برخورد را بر اکوسیستم‌های زمینی و دریایی نیز بررسی کرده است.

تیم پژوهشی می‌خواست بداند که حیات گیاهی، چه در خشکی و چه در دریا، چگونه به این تغییر ناگهانی اقلیمی واکنش نشان می‌دهد.

آن‌ها با استفاده از ابررایانه Aleph مرکز IBS سناریوهای مختلفی را اجرا کردند که میزان گرد و غبار تزریق‌شده به جو را تغییر می‌دادند.

نتایج نشان داد که چنین برخوردی باعث اختلال گسترده در آب‌وهوا، شیمی جو و فتوسنتز جهانی برای حداقل سه تا چهار سال پس از رویداد خواهد شد.

تغییرات اقلیمی ناشی از برخورد سیارک

شدیدترین سناریو نشان داد که کاهش نور خورشید ناشی از گرد و غبار، باعث کاهش دمای سطح جهانی تا 4 درجه سانتی‌گراد خواهد شد.

این افت دما تأثیر شدیدی بر کشاورزی جهانی خواهد داشت و رشد محصولات را در بسیاری از نقاط جهان دشوار می‌کند.

همچنین، میزان بارندگی حدود 15 درصد کاهش می‌یابد که این وضعیت را بدتر می‌کند. علاوه بر این، پژوهش پیش‌بینی کرده است که لایه ازن تا 32 درصد تخریب خواهد شد و این امر، حیات را در معرض تابش‌های مضر فرابنفش قرار می‌دهد.

اگرچه این تغییرات کل سیاره را تحت تأثیر قرار خواهند داد، اما برخی مناطق بیش از سایرین آسیب خواهند دید.

مناطقی که از قبل مستعد خشکسالی هستند، شرایط سخت‌تری را تجربه خواهند کرد.
مناطق سردسیر، زمستان‌هایی طولانی‌تر و شدیدتر خواهند داشت.

این اختلالات، سازگاری بسیاری از گونه‌ها ازجمله انسان را با شرایط جدید دشوار خواهد کرد.

تأثیر بر اکوسیستم‌های خشکی و دریا

دکتر لان دای (Lan Dai)، محقق پسا دکتری در ICCP و نویسنده اصلی این مطالعه، توضیح می‌دهد که این تغییرات چگونه اکوسیستم‌های سراسر جهان را تحت تأثیر قرار می‌دهند:

“زمستان ناگهانی ناشی از برخورد سیارک، شرایط نامناسبی را برای رشد گیاهان فراهم می‌کند و منجر به کاهش اولیه 20 تا 30 درصدی فتوسنتز در اکوسیستم‌های زمینی و دریایی می‌شود. این امر احتمالاً باعث ایجاد اختلالات گسترده در امنیت غذایی جهانی خواهد شد.”

درحالی‌که گیاهان خشکی به دلیل کاهش دما و نور خورشید دچار مشکل خواهند شد، پژوهشگران هنگام بررسی پلانکتون‌های اقیانوسی به کشفی غیرمنتظره رسیدند.

بهبودی غیرمنتظره در اقیانوس

مدل‌های رایانه‌ای نشان دادند که درحالی‌که فتوسنتز در خشکی به‌شدت کاهش می‌یابد، سطح پلانکتون‌های اقیانوسی به‌سرعت بهبود می‌یابد.

در کمتر از شش ماه، سطح پلانکتون‌ها به مقدار طبیعی بازگشته و در برخی موارد حتی از مقدار قبل از برخورد نیز فراتر رفته است.

این بهبود غیرمنتظره به ترکیب گرد و غبار سیارک و اثرات اقلیمی آن مرتبط بود.

زمانی که سیارک برخورد کرد، گرد و غبار غنی از آهن را وارد جو کرد که درنهایت در اقیانوس ته‌نشین شد.

پاسخ‌های اقلیمی و زیست‌بومی به تزریق ۴۰۰ میلیون تن غبار ناشی از برخورد سیارکی مشابه بنو. تغییرات فضایی دمای سطح (بالا سمت چپ)، میزان کل بارش (بالا سمت راست)، درصد تغییر در تولید ناخالص اولیه زمینی (پایین سمت چپ) به‌طور متوسط در ۲۴ ماه اول، و درصد تغییر در تولید ناخالص اولیه دریایی (پایین سمت راست) به‌طور متوسط از ۱۰ تا ۳۸ ماه پس از برخورد نسبت به شبیه‌سازی کنترل.
اعتبار: مؤسسه علوم پایه

این افزایش ناگهانی آهن، شرایط ایده‌آلی برای رشد جلبک‌ها به‌ویژه در مناطق کم‌مواد مغذی مانند اقیانوس جنوبی و اقیانوس آرام شرقی استوایی ایجاد کرد.

رونق حیات دریایی

این مطالعه نشان داد که جلبک‌های دیاتومه‌ای غنی از سیلیس، بیشترین بهره را از این افزایش آهن بردند.

این میکروارگانیسم‌ها، پایه زنجیره غذایی دریایی را تشکیل می‌دهند، بنابراین رشد آن‌ها باعث افزایش جمعیت زئوپلانکتون‌ها (موجودات تغذیه‌کننده از جلبک‌ها) شد.

“شکوفایی بیش‌ازحد فیتوپلانکتون‌ها و زئوپلانکتون‌ها ممکن است به‌عنوان یک مزیت برای زیست‌کره در نظر گرفته شود و بتواند به کاهش مشکلات امنیت غذایی ناشی از کاهش طولانی‌مدت تولیدات زمینی کمک کند.”
– دکتر لان دای