Jisim besar yang bergerak pantas yang menyerang Bumi tentunya mampu menyebabkan kejadian kepupusan besar-besaran. Walau bagaimanapun, teori seperti itu memerlukan bukti kuat mengenai kesan berkala, yang sepertinya tidak ada Bumi. Kredit gambar: Don Davis / NASA.

Adakah Kepupusan Massa Berkala? Dan Adakah Kita Perlu Untuk Satu?

65 juta tahun, kesan menghapuskan 30% dari semua kehidupan di Bumi. Mungkinkah yang lain sudah dekat?

"Apa yang dapat ditegaskan tanpa bukti, dapat disingkirkan tanpa bukti." -Christopher Hitchens

65 juta tahun yang lalu, asteroid besar, mungkin lima hingga sepuluh kilometer melintasi Bumi, dengan kelajuan melebihi 20,000 batu sejam. Selepas berlakunya bencana ini, raksasa raksasa yang dikenali sebagai dinosaurus, yang telah menguasai permukaan Bumi selama lebih dari 100 juta tahun, telah dimusnahkan. Sebenarnya, sekitar 30% dari semua spesies yang ada di Bumi pada masa itu telah musnah. Ini bukan kali pertama Bumi dilanda objek bencana seperti itu, dan memandangkan apa yang ada di luar sana, kemungkinan itu bukan yang terakhir. Idea yang dipertimbangkan untuk beberapa waktu adalah bahawa peristiwa ini sebenarnya berkala, disebabkan oleh gerakan Matahari melalui galaksi. Sekiranya demikian, kita seharusnya dapat meramalkan kapan yang berikutnya akan datang, dan apakah kita hidup dalam masa risiko yang sangat meningkat.

Terkena serpihan ruang angkasa raksasa yang bergerak pantas selalu menjadi bahaya, tetapi bahaya itu paling besar pada masa awal Sistem Suria. Kredit gambar: NASA / GSFC, BENNU'S JOURNEY - Pengeboman Berat.

Selalu ada bahaya kepupusan besar-besaran, tetapi kuncinya adalah mengukur bahaya itu dengan tepat. Ancaman kepupusan di Sistem Suria kita - dari pengeboman kosmik - umumnya berasal dari dua sumber: tali pinggang asteroid di antara Marikh dan Musytari, dan tali pinggang Kuiper dan awan Oort di luar orbit Neptunus. Untuk tali pinggang asteroid, yang disyaki (tetapi tidak pasti) asal pembunuh dinosaurus, kemungkinan kita terkena objek besar berkurang dari masa ke masa. Ada alasan yang baik untuk ini: jumlah bahan di antara Marikh dan Musytari akan habis sepanjang masa, tanpa mekanisme untuk mengisinya semula. Kita dapat memahaminya dengan melihat beberapa perkara: Sistem Suria muda, model awal Sistem Suria kita sendiri, dan kebanyakan dunia tanpa udara tanpa geologi aktif: Bulan, Merkuri dan bulan-bulan Musytari dan Saturnus.

Paparan resolusi tertinggi dari seluruh permukaan bulan diambil baru-baru ini oleh Lunar Reconnaissance Orbiter. Maria (kawasan yang lebih muda dan gelap) jelas kurang kawah dari dataran tinggi bulan. Kredit gambar: NASA / GSFC / Arizona State University (disusun oleh I. Antonenko).

Sejarah kesan di Sistem Suria kita secara harfiah ditulis di wajah dunia seperti Bulan. Di mana dataran tinggi bulan - tempat yang lebih ringan - kita dapat melihat sejarah lama kawah berat, sejak dari hari-hari terawal di Sistem Suria: lebih dari 4 bilion tahun yang lalu. Terdapat banyak kawah besar dengan kawah yang lebih kecil dan lebih kecil: bukti bahawa terdapat tahap aktiviti impak yang sangat tinggi sejak awal. Walau bagaimanapun, jika anda melihat kawasan gelap (maria lunar), anda dapat melihat kawah jauh di dalamnya. Tarikh temu radiometrik menunjukkan bahawa sebahagian besar kawasan ini berumur antara 3 hingga 3,5 bilion tahun, dan walaupun jumlahnya cukup berbeza sehingga jumlah kawah jauh lebih sedikit. Kawasan termuda, yang terdapat di Oceanus Procellarum (kuda betina terbesar di bulan), hanya berusia 1.2 bilion tahun dan paling sedikit kawah.

Lembangan besar yang ditunjukkan di sini, Oceanus Procellorum, adalah yang terbesar dan juga salah satu yang termuda dari semua maria lunar, seperti yang dibuktikan oleh fakta bahawa ia adalah salah satu yang paling kecil. Kredit gambar: Kapal angkasa NASA / JPL / Galileo.

Dari bukti ini, kita dapat menyimpulkan bahawa tali pinggang asteroid semakin jarang dan semakin jarang, seiring dengan penurunan kadar kawah. Mazhab pemikiran terkemuka adalah bahawa kita belum mencapainya, tetapi pada suatu ketika selama beberapa miliar tahun ke depan, Bumi harus mengalami serangan asteroid besarnya yang terakhir, dan jika masih ada kehidupan di dunia, kepunahan massal terakhir peristiwa yang timbul dari malapetaka seperti itu. Tali pinggang asteroid tidak menimbulkan bahaya, seperti yang pernah terjadi sebelumnya.

Tetapi awan Oort dan tali pinggang Kuiper adalah cerita yang berbeza.

Sabuk Kuiper adalah lokasi sejumlah besar objek yang diketahui di Sistem Suria, tetapi awan Oort, lebih lemah dan lebih jauh, tidak hanya mengandungi banyak lagi, tetapi lebih cenderung terganggu oleh jisim yang berlalu seperti bintang lain. Kredit gambar: NASA dan William Crochot.

Di luar Neptunus di Sistem Suria luar, ada potensi besar untuk bencana. Beratus-ratus ribu - jika tidak berjuta-juta - ketulan ais dan batu besar menunggu di orbit renggang di sekitar Matahari kita, di mana jisim yang lewat (seperti Neptunus, objek awan tali pinggang / Oort Kuiper lain, atau bintang / planet yang lewat) mempunyai berpotensi mengganggu secara graviti. Gangguan itu dapat memiliki sejumlah hasil, tetapi salah satunya adalah melemparkannya ke arah Sistem Suria dalam, di mana ia dapat tiba sebagai komet yang cemerlang, tetapi di mana ia juga dapat bertembung dengan dunia kita.

Setiap 31 juta tahun atau lebih, Matahari bergerak melalui satah galaksi, melintasi kawasan dengan ketumpatan terbesar dari segi garis lintang galaksi. Kredit gambar: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (dari ilustrasi galaksi utama), diubah suai oleh pengguna Wikimedia Commons Cmglee.

Interaksi dengan Neptunus atau objek lain dalam awan Kuiper belt / Oort adalah rawak dan tidak bergantung kepada apa pun yang berlaku di galaksi kita, tetapi ada kemungkinan melalui kawasan yang kaya dengan bintang - seperti cakera galaksi atau salah satu lengan lingkaran kita - dapat meningkatkan kemungkinan ribut komet, dan kemungkinan serangan komet di Bumi. Ketika Matahari bergerak melalui Bima Sakti, terdapat orbit yang menarik dari orbitnya: kira-kira sekali setiap 31 juta tahun, ia melewati bidang galaksi. Ini hanya mekanik orbit, kerana Matahari dan semua bintang mengikuti jalan elips di sekitar pusat galaksi. Tetapi beberapa orang telah mendakwa bahawa ada bukti kepunahan berkala pada skala waktu yang sama, yang mungkin menunjukkan bahawa kepunahan ini dipicu oleh ribut komet setiap 31 juta tahun.

Peratusan spesies yang telah pupus dalam pelbagai selang waktu. Kepunahan terbesar yang diketahui adalah sempadan Permian-Triassic sekitar 250 juta tahun yang lalu, yang penyebabnya masih belum diketahui. Kredit gambar: Pengguna Wikimedia Commons Smith609, dengan data dari Raup & Smith (1982) dan Rohde dan Muller (2005).

Adakah itu masuk akal? Jawapannya boleh didapati dalam data. Kita dapat melihat peristiwa kepupusan utama di Bumi seperti yang dibuktikan oleh catatan fosil. Kaedah yang dapat kita gunakan adalah dengan menghitung jumlah genera (satu langkah lebih generik daripada "spesies" dalam bagaimana kita mengklasifikasikan makhluk hidup; bagi manusia, "homo" dalam homo sapiens adalah genus kita) yang ada pada waktu tertentu. Kita dapat melakukan ini sejak lebih dari 500 juta tahun, berkat bukti yang terdapat di batuan sedimen, yang memungkinkan kita untuk melihat berapa persen yang ada dan juga mati dalam selang waktu tertentu.

Kita kemudian dapat mencari corak dalam peristiwa kepupusan ini. Cara termudah untuk melakukannya, secara kuantitatif, adalah dengan melakukan perubahan Fourier kitaran ini dan melihat di mana (jika ada) corak muncul. Sekiranya kita melihat peristiwa kepupusan besar-besaran setiap 100 juta tahun, misalnya, di mana terdapat penurunan besar jumlah genera dengan tempoh yang tepat setiap waktu, maka transformasi Fourier akan menunjukkan lonjakan besar pada frekuensi 1 / (100 juta tahun). Oleh itu mari kita betulkan: apa yang ditunjukkan oleh data kepupusan?

Ukuran keanekaragaman hayati, dan perubahan jumlah genera yang ada pada waktu tertentu, untuk mengenal pasti kejadian kepupusan paling besar dalam 500 juta tahun terakhir. Kredit gambar: Pengguna Wikimedia Commons Albert Mestre, dengan data dari Rohde, RA, dan Muller, RA

Terdapat beberapa bukti yang agak lemah untuk lonjakan dengan frekuensi 140 juta tahun, dan satu lagi, lonjakan yang sedikit lebih kuat pada 62 juta tahun. Di mana anak panah jingga, anda dapat melihat di mana berkala 31 juta tahun akan berlaku. Kedua-dua lonjakan ini kelihatan besar, tetapi hanya berkaitan dengan lonjakan yang lain, yang sama sekali tidak signifikan. Seberapa kuat, objektif, kedua-dua lonjakan ini, yang merupakan bukti kita untuk berkala?

Angka ini menunjukkan perubahan peristiwa kepupusan Fourier sejak 500 juta tahun yang lalu. Anak panah oren, yang dimasukkan oleh E. Siegel, menunjukkan di mana berkala 31 juta tahun sesuai. Kredit gambar: Rohde, RA & Muller, RA (2005). Kitaran dalam kepelbagaian fosil. Alam 434: 209–210.

Dalam jangka masa hanya ~ 500 juta tahun, anda hanya dapat memenuhi tiga kemungkinan kepunahan massal 140 juta tahun di sana, dan hanya sekitar 8 kemungkinan 62 juta tahun peristiwa. Apa yang kita lihat tidak sesuai dengan peristiwa yang berlaku setiap 140 juta atau setiap 62 juta tahun, tetapi lebih tepatnya jika kita melihat suatu peristiwa di masa lalu, ada peluang yang lebih besar untuk mengadakan acara lain baik 62 atau 140 juta tahun pada masa lalu atau masa depan . Tetapi, seperti yang anda lihat dengan jelas, tidak ada bukti untuk berkala 26-30 juta tahun dalam kepunahan ini.

Sekiranya kita mula melihat kawah-kawah yang kita dapati di Bumi dan komposisi geologi batuan sedimen, namun gagasan itu akan terpisah sepenuhnya. Dari semua kesan yang berlaku di Bumi, kurang dari satu perempat daripadanya berasal dari objek yang berasal dari awan Oort. Lebih teruk lagi, antara batas antara skala waktu geologi (sempadan Triassic / Jurassic, Jurassic / Cretaceous, atau Cretaceous / Paleogene), dan catatan geologi yang sesuai dengan peristiwa kepunahan, hanya peristiwa dari 65 juta tahun yang lalu yang menunjukkan ciri abu-dan lapisan debu yang kita kaitkan dengan kesan besar.

Lapisan sempadan Cretaceous-Paleogene sangat berbeza dalam batuan sedimen, tetapi lapisan abu tipis, dan komposisi unsurnya, yang mengajar kita tentang asal-usul makhluk luar bumi yang menyebabkan kejadian kepupusan massal. Kredit gambar: James Van Gundy.

Idea bahawa kepupusan massa secara berkala adalah sesuatu yang menarik dan menarik, tetapi bukti tidak ada untuk itu. Idea bahawa laluan Matahari melalui satah galaksi menyebabkan hentaman berkala menceritakan kisah hebat juga, tetapi sekali lagi, tidak ada bukti. Sebenarnya, kita tahu bahawa bintang berada dalam jangkauan awan Oort setiap setengah juta tahun atau lebih, tetapi kita pasti jarak antara peristiwa itu pada masa ini. Untuk masa mendatang, Bumi tidak berisiko meningkat menghadapi bencana alam yang berasal dari Alam Semesta. Sebaliknya, nampaknya bahaya terbesar kita ditimbulkan oleh satu tempat yang kita semua takutkan: melihat diri kita sendiri.

Bermula Dengan Bang kini ada di Forbes, dan diterbitkan semula di Medium terima kasih kepada penyokong Patreon kami. Ethan telah mengarang dua buku, Beyond The Galaxy, dan Treknology: The Science of Star Trek dari Tricorder hingga Warp Drive.