دهانه برخوردی در اوکلاهما ۱۰۰ میلیون سال جوان‌تر از تصورات

در زیر شهر ایمز، اوکلاهما، یک ساختار برخوردی شهاب‌سنگ وجود دارد که زیر زمین برای مایل‌ها امتداد دارد. لایه‌های رسوبی در حال حاضر دهانه را پوشانده‌اند، اما از نظر علمی و اقتصادی همچنان اهمیت دارد. ساختار برخوردی ایمز همچنین یک تولیدکننده بزرگ نفت و گاز است.

یک دهانه که مدت‌ها با یک رویداد شهاب‌سنگی باستانی مرتبط بوده است

سال‌هاست که تصور می‌شد دهانه ایمز به خوشه‌ای از برخوردهای بزرگ شهاب‌سنگ در سراسر آمریکای شمالی به قدمت حدود ۴۶۷.۵ میلیون سال پیش تعلق دارد. این دوره به عنوان رویداد شهاب‌سنگی Ordovician شناخته می‌شود.

از آنجایی که به نظر می‌رسد بسیاری از ساختارهای برخوردی از حدود یک زمان باشند، برخی از محققان پیشنهاد کرده‌اند که زمین ممکن است زمانی توسط یک حلقه ساترنی از بقایای سیارکی در طول Ordovician میانی احاطه شده باشد.

مطالعات جدید از محققان UT اکنون نشان می‌دهد که برخورد ایمز به آن دوره تعلق ندارد.

با تاریخ‌گذاری کریستال‌های زیرکون به دست آمده از گرانیتی که تحت تأثیر برخورد قرار گرفته است، این تیم تعیین کرد که شهاب‌سنگ حدود ۳۷۰ میلیون سال پیش در طول Devonian پسین برخورد کرده است. این امر دهانه را تقریباً ۱۰۰ میلیون سال جوان‌تر از آنچه قبلاً تصور می‌شد، می‌کند.

"مهم نیست از چه تکنیکی استفاده می‌کردیم، همیشه به این سیگنال جوان‌تر می‌رسیدیم،" الیزابت کاتلوس، استاد مشارکتی در بخش علوم زمین و سیاره‌ای UT، گفت.

این تحقیق در ماه ژوئیه در Meteoritics & Planetary Science منتشر شد.

چرا تاریخ قبلی گمراه‌کننده بود

قبل از این مطالعه، برخورد ایمز فقط با استفاده از شواهد بیولوژیکی تاریخ‌گذاری شده بود. محققان دندان‌هایی از یک حیوان باستانی شبیه به مارماهی به نام کونودونت را در سنگ حفظ کرده بودند. این فسیل‌ها از موجوداتی بودند که در دوره Ordovician قدیمی‌تر زندگی می‌کردند.

اما کاتلوس گفت که دندان‌ها احتمالاً قبل از برخورد سیارک، میلیون‌ها سال قدمت داشتند. برخورد احتمالاً مواد قدیمی‌تر را به هم زده و فسیل‌ها را در سنگ‌ها مخلوط کرده است در حالی که همچنان آن‌ها را حفظ می‌کرد.

تاریخ‌گذاری زیرکون یک بازه زمانی بسیار متفاوت را نشان می‌دهد. این نشان می‌دهد که دهانه ایمز نمی‌توانسته در طول رویداد شهاب‌سنگی Ordovician تشکیل شده باشد.

در عوض، سن جدید آن را نزدیک به رویداد انقراض دسته‌جمعی Frasnian-Famennian قرار می‌دهد که حدود ۳۷۲ میلیون سال پیش رخ داد و بخش بزرگی از حیات دریایی روی زمین را از بین برد.

کریستال‌های کوچک زیرکون برخورد را حفظ می‌کنند

دنی استوکلی، رئیس دانشکده علوم زمین جکسون و یکی از نویسندگان این مطالعه، گفت که تاریخ‌گذاری U-Pb زیرکون یکی از دقیق‌ترین راه‌ها برای تعیین زمان وقوع رویدادها در اعماق گذشته زمین است.

کریستال‌های زیرکون همچنین می‌توانند ساختارهای میکروسکوپی ایجاد شده توسط فشارهای شدید ناشی از برخورد را حفظ کنند.

"این کریستال‌های کوچک به ما امکان می‌دهند به گذشته سفر کنیم و در مورد تغییرات عمده در مناظر باستانی زمین بیاموزیم،" استوکلی گفت. "کاش می‌توانستیم این کار را برای سایت‌های برخوردی شهاب‌سنگی بیشتری در سراسر قاره انجام دهیم تا بتوانیم یک بازه زمانی دقیق‌تر برای این رویدادهای مهم به دست آوریم."

برای تأیید اینکه کریستال‌های زیرکون واقعاً تحت تأثیر برخورد شهاب‌سنگ قرار گرفته‌اند، این تیم با ناسا همکاری کرد تا با استفاده از کاتدولومینسانس و پراش الکترون برگشتی، کریستال‌ها را تصویر کند.

هنگامی که زیرکون در معرض شرایط شدید یک برخورد قرار می‌گیرد، به طور متمایزی دوباره متبلور می‌شود. این تغییرات را می‌توان با استفاده از تکنیک‌های تصویربرداری تشخیص داد و به محققان اجازه می‌دهد تا تأیید کنند که کریستال‌ها خود برخورد را ثبت کرده‌اند.

یک قطعه جدید از معمای انقراض دسته‌جمعی

به گفته کاتلوس، تعیین تاریخ دقیق‌تری برای انقراض‌های دسته‌جمعی و سایر رویدادهای مهم برای درک چگونگی تغییر زمین در طول زمان ضروری است.

یکی از سوالات کلیدی این است که آیا رویدادهای انقراض عمدتاً توسط نیروهای فضایی مانند برخوردهای شهاب‌سنگ یا فرآیندهای درون زمین، از جمله دوره‌های فعالیت آتشفشانی گسترده، ایجاد شده‌اند.

"با این تحقیق، ما اساساً یک مهره اصلی را از رویداد شهاب‌سنگی Ordovician خارج می‌کنیم و آن را در رویداد Frasnian-Famennian می‌اندازیم و می‌گوییم: 'اینجا جایی است که این برخورد به آن تعلق دارد'،" او گفت.

این پروژه توسط اندرو پاریسی، دانشجوی فارغ‌التحصیل سابق دانشکده علوم زمین جکسون که در سال ۲۰۱۸ فارغ‌التحصیل شد و از آن زمان فوت کرده است، آغاز شد. پاریسی به اوکلاهما سفر کرد تا هسته سنگی ایمز را از نظرسنجی زمین‌شناسی اوکلاهما به دست آورد، کریستال‌های زیرکون را از مواد استخراج کرد و به تعیین سن آن‌ها کمک کرد.

مایکل بروکهیلد، محقق وابسته به این مدرسه، نیز قبل از انتشار مقاله درگذشت.

پروفسور ارشد شان گولیک و پروفسور بازنشسته مارک کلوس از دانشکده علوم زمین جکسون نیز در این تحقیق مشارکت داشتند.