שעון האטום שבקליפת הביצה: כך פענחו מדענים את גילן האמיתי של ביצי הדינוזאורים בסין
- גור זיו
- לפני 10 שעות
- זמן קריאה 4 דקות
בסין התגלה "בית קברות" ענק של אלפי ביצי דינוזאורים שמורות באופן מושלם. במשך שנים, אף אחד לא ידע בנות כמה הן בדיוק. עכשיו, באמצעות טכנולוגיה מהפכנית שהופכת את קליפות הביצים עצמן לשעון אטומי, מדענים הצליחו לפענח את גילן המדויק: 86 מיליון שנה! התאריך הזה קושר לראשונה את הדינוזאורים לאירוע התקררות עולמי דרמטי, ומשנה את מה שאנחנו יודעים על ימיהם האחרונים.
במחוז יוניאנג (Yunyang) שבפרובינציית חוביי שבסין, בלב אזור הררי המכונה צ'ינגלונגשאן (Qinglongshan), "הר הדרקון הירוק", מסתתר אחד מפלאי עולם הפלאונטולוגיה. זה אינו קבר מלכים או עיר אבודה, אלא בית קברות מסוג אחר - אתר קינון עצום של דינוזאורים, שקפא בזמן. על פני שכבות סלע אדמדמות, פזורות אלפי ביצי דינוזאורים, רבות מהן שלמות להפליא, שמורות במבנה תלת-ממדי כמעט מושלם. הן אינן שברים או רסיסים, אלא קינים שלמים, תבניות קינון המסודרות בדיוק כפי שהושארו על ידי אמהות ענקיות לפני מיליוני שנים. זהו חלון הצצה נדיר ואינטימי אל הרגעים האחרונים שלפני הבקיעה, אל התנהגות הרבייה של היצורים ששלטו בכדור הארץ. אך במשך עשורים, מעל האתר המדהים הזה ריחפה שאלה אחת, פשוטה ומתסכלת: בן כמה הוא? ללא תאריך מדויק, בית הקברות הזה הוא כמו תמונה מרהיבה ללא כיתוב, סיפור מרתק ללא התחלה. כעת, באמצעות טכנולוגיה חדשנית שהצליחה להפוך את קליפות הביצים עצמן לשעוני זמן זעירים, צוות חוקרים סיני הצליח סוף סוף לפענח את התעלומה, וגילה שהתשובה אינה מספר בלבד - היא קושרת את גורלם של הדינוזאורים הללו לאחד מאירועי שינוי האקלים הדרמטיים ביותר בתור הקרטיקון.
הקושי בתיארוך אתרים יבשתיים מתקופת הדינוזאורים הוא אחד האתגרים הגדולים של מדע הפלאונטולוגיה. בעוד ששכבות סלע ימיות מכילות שפע של מיקרו-מאובנים המאפשרים תיארוך מדויק יחסית, שכבות יבשתיות הן לרוב "שתקניות" יותר. במשך שנים, תיארוך ביצי דינוזאורים התבסס על שיטות עקיפות, שהן בבחינת ניחוש מלומד. המדענים חיפשו שכבות של אפר וולקני מעל או מתחת לשכבת הביצים, ותארכו גבישי זירקון זעירים שנמצאו בהן. הבעיה היא שאף פעם אי אפשר לדעת בוודאות כמה זמן עבר בין ההתפרצות הוולקנית להטלת הביצים. שיטות אחרות, כמו השוואת מאובנים אחרים שנמצאו בסביבה למאובנים דומים ממקומות אחרים בעולם, תלויות באיכות הממצאים ובדיוק ההשוואה. אתר צ'ינגלונגשאן היה דוגמה קלאסית לבעיה הזו: הוא עשיר להפליא בביצים, אך עני בסוגי מאובנים אחרים שיכלו לספק תיארוך אמין.
כאן נכנסה לתמונה טכנולוגיה מהפכנית, המאפשרת למדענים לדלג על המתווכים ולשאול את המאובן עצמו לגילו. השיטה, הנקראת תיארוך אורניום-עופרת, מבוססת על אחד העקרונות הבסיסיים ביותר בפיזיקה: התפרקות רדיואקטיבית. בתוך מינרלים מסוימים, כמו קלציט (סידן פחמתי) המרכיב את קליפת הביצה, נכלאים בזמן היווצרותם אטומים בודדים של אורניום. אטומי האורניום אינם יציבים, ובקצב קבוע וידוע מראש הם דועכים והופכים לאטומי עופרת. תהליך זה מתפקד כשעון אטומי מושלם. אם נדע כמה אטומי אורניום היו שם במקור (ה"הורים") וכמה אטומי עופרת נוצרו מהם (ה"צאצאים"), נוכל לחשב בדיוק כמה זמן עבר מאז שהשעון החל לתקתק - כלומר, מאז שהמינרל התגבש. כדי לבצע מדידה עדינה כל כך, נדרש מכשיר מתוחכם להפליא, לייזר רב-עוצמה ומדויק המחובר לספקטרומטר מסה (LA-MC-ICP-MS), המסוגל לאדות כמות זעירה של חומר מהקליפה ולספור את האטומים הבודדים של אורניום ועופרת.
צוות החוקרים, בהובלת צ'ינגמין צ'ן (Qingmin Chen) והחוקר הבכיר בי ג'או (Bi Zhao), לקח שברים של קליפת ביצה מאובנת מהאתר. הם שיבצו אותם בתוך דסקית אפוקסי, ליטשו אותה עד שהחתך של הקליפה נחשף, והכניסו אותה למכונה. כאן נדרשה דקדקנות כירורגית. קליפת הביצה המאובנת אינה עשויה כולה מאותו חומר. ישנו ה"קלציט הביוגני" - המינרל המקורי שהיווה חלק מקליפת הביצה שהטילה הדינוזאורית - וישנו "קלציט אביוגני", מינרל שחדר לסדקים ולנקבוביות בשלב מאוחר יותר, במהלך תהליך ההתאבנות. תיארוך של הקלציט המאוחר ייתן תוצאה שגויה. החוקרים כיוונו את קרן הלייזר העדינה בדיוק אל המבנים המיקרוסקופיים של הקלציט הביוגני המקורי, "קראו" את השעון האטומי שהיה חבוי בתוכו, וחזרו על התהליך מספר פעמים כדי לוודא את דיוק התוצאה.
התשובה שסיפקה המכונה הייתה חד משמעית ומרגשת. לאחר עשורים של אי-ודאות, נקבע לבסוף גיל מוחלט לביצי הדינוזאורים של צ'ינגלונגשאן: 85.91 מיליון שנים, עם סטיית תקן של 1.74 מיליון שנים. "במשך עשורים, הגיל המדויק של ביצי צ'ינגלונגשאן היה חידה מרכזית", אמר ד"ר בי ג'או בהודעה לעיתונות של הלשכה הגיאולוגית של מחוז חוביי. "על ידי יישום טכניקת תיארוך אורניום-עופרת ישירה על קליפות הביצים עצמן, הצלחנו סוף סוף לעגן את אתר המאובנים המדהים הזה בזמן, ולמקם אותו בכ-86 מיליון שנים לפני זמננו". התאריך הזה ממקם את אתר הקינון בשלב הקוניאק המאוחר או הסנטון המוקדם של תקופת הקרטיקון העליון. חשוב מכך, הוא מאפשר כעת למקם את האתר הזה על מפת הזמן העולמית ולקשור אותו לאירועים אחרים שהתרחשו באותה עת.
וזהו החלק המרתק באמת בסיפור. 86 מיליון שנים לפני זמננו לא הייתה תקופה שגרתית בהיסטוריה של כדור הארץ. מחקרים פליאו-אקלימיים, המבוססים על ניתוח איזוטופים במאובנים ימיים, מראים כי בדיוק סביב תקופה זו, בין 87 ל-82 מיליון שנים לפני זמננו, התרחש אירוע התקררות עולמי משמעותי. כדור הארץ, שהיה "עולם חממה" חם במשך רוב עידן הדינוזאורים, החל במגמת קירור ארוכה. טמפרטורות המים באוקיינוסים צנחו במספר מעלות. התיארוך החדש של הביצים קושר לראשונה, באופן ישיר, אתר קינון יבשתי גדול לאירוע האקלימי הזה. "התאריך הזה משמעותי מכיוון שהוא מאפשר לנו לקשר ישירות את התנהגות הקינון של הדינוזאורים הללו לתקופה ספציפית של שינויי אקלים עולמיים", הסביר ד"ר צ'ינגמין צ'ן. "כעת אנו יודעים שהדינוזאורים הללו שגשגו במהלך אירוע התקררות בולט בקרטיקון המאוחר".
הגילוי מעלה שאלות חדשות ומסעירות. האם שינוי האקלים השפיע על התנהגות הקינון? האם הוא גרם לדינוזאורים מסוימים לשגשג על חשבון אחרים? באופן מפתיע, למרות הכמות האדירה של הביצים באתר צ'ינגלונגשאן, המגוון שלהן נמוך יחסית. רובן שייכות לסוג אחד של ביצה, Placoolithus tumiaolingensis. ייתכן שהסביבה הספציפית שנוצרה בעקבות שינוי האקלים הייתה אידיאלית עבור סוג מסוים זה של דינוזאור, שאולי היה מותאם טוב יותר לתנאים קרירים יותר, ואפשר לו להקים מושבות קינון ענקיות. כעת, כשיש תאריך מדויק, פלאונטולוגים יכולים להתחיל לחבר את חלקי הפאזל וליצור תמונה מפורטת של האופן שבו מערכות אקולוגיות יבשתיות הגיבו לשינויי אקלים בעבר.
מעבר לתובנות הספציפיות על אתר צ'ינגלונגשאן, המחקר הזה מהווה הוכחת היתכנות לשיטה שתשנה את פני חקר הדינוזאורים. אגנים יבשתיים רבים ברחבי סין והעולם, העשירים במאובני ביצים, ממתינים לתיארוך מדויק. השימוש בשיטת אורניום-עופרת על קליפות ביצים יכול לפתור מחלוקות ארוכות שנים, למשל, לגבי התאריך המדויק של גבול הקרטיקון-פלאוגן - הקו שמסמן את הכחדת הדינוזאורים. תיארוך מדויק של הביצים האחרונות שהוטלו יוכל לענות סופית על השאלה האם חלק מהדינוזאורים שרדו אל תוך העידן הבא. שעון האטום הזעיר, החבוי בתוך קריסטלים שקופים בקליפת ביצה מאובנת, הוא כלי רב עוצמה שיאפשר לנו לכתוב מחדש את הפרקים האחרונים בסיפורם של הדינוזאורים, בדיוק שעד לאחרונה היה בגדר מדע בדיוני.
המחקר:
תגובות