انطباق فسیل در آفریقا و آمریکای جنوبی: شباهت فسیل‌ها که نشان‌دهنده اتصال قبلی آن‌هاست.

زمین، پازلی غول‌پیکر: از کشف فسیل‌های یکسان تا نظریهٔ ابرقاره

کشفی حیرت‌انگیز: فسیل‌های دوقلو در دو قاره

تصور کنید در حال گردش در طبیعت هستید و یک سنگ جالب با نقش یک برگ پیدا می‌کنید. چند ماه بعد، به مسافری می‌گویید که او هم دقیقاً همان سنگ را در شهری دورافتاده پیدا کرده است! اولین فکری که به ذهن می‌رسد این است که این دو سنگ از یک گیاه یکسان به جا مانده‌اند. دانشمندان زمین‌شناس در اوایل قرن بیستم با معما‌ای بزرگ‌تر از این روبرو شدند. آن‌ها فسیل‌های گیاهان و جانورانی را در سنگ‌های ساحلی غرب آفریقا کشف کردند که دقیقاً شبیه فسیل‌های کشف شده در سنگ‌های شرق آمریکای جنوبی بود!

این فسیل‌ها متعلق به حدود 250 میلیون سال پیش بودند. جالب‌ترین نمونه‌ها عبارتند از:

• گلوسوپتریس³: فسیل برگ یک گیاه باستانی که شکل‌های یکسان آن در هر دو قاره یافت شد.
• مزوزوروس⁴: خزنده‌ای کوچک و آبزی که فقط در نواحی خاصی از آمریکای جنوبی و آفریقای جنوبی کشف شده است. این خزنده نمی‌توانست هزاران کیلومتر اقیانوس شور را شنا کند!
• سیانوگناتوس⁵: خزنده‌ای خشکی‌زی با جمجمه‌ای مشخص که ردپای آن در هر دو قاره دیده می‌شود.

نظریه‌ای که پازل را حل کرد: از رانش قاره‌ها تا صفحه‌های زمین

با کشف این فسیل‌های یکسان، دانشمندان به فکر فرو رفتند. آن‌ها چند توضیح احتمالی را مطرح کردند:

۱. اتفاقی شانسی: احتمال اینکه دو گونه کاملاً مشابه در دو قاره جداگانه تکامل یابند، بسیار بسیار کم است. مثل این است که دو نفر در دو شهر مختلف، دقیقاً یک‌جور شعر با یک‌جور قافیه بنویسند.

۲. مهاجرت از راه خشکی: شاید این موجودات از راه یک پل خشکی قدیمی بین دو قاره جابه‌جا شده باشند. اما زمین‌شناسان چنین پلی را در کف اقیانوس اطلس پیدا نکردند. ضخامت پوستهٔ قاره‌ای و اقیانوسی با هم متفاوت است.

۳. جابه‌جایی خود قاره‌ها: این ایده در ابتدا خنده‌دار به نظر می‌رسید! چگونه می‌توان تصور کرد که خشکی‌های عظیم روی زمین حرکت کنند؟ اما آلفرد وگنر⁷، دانشمند آلمانی، در سال 1912 میلادی دقیقاً همین نظریه را مطرح کرد: نظریهٔ رانش قاره‌ای⁸. او گفت قاره‌ها مانند تکه‌های یخ روی آب، شناورند و در طول زمان جابه‌جا می‌شوند.

امروزه نظریه کامل‌تری به نام تکتونیک صفحه‌ای داریم. بر اساس این نظریه، پوستهٔ زمین از چندین صفحه⁹ سخت و بزرگ تشکیل شده که روی لایه‌ای نرم‌تر و داغ‌تر به نام استنوسفر¹⁰ شناورند و سالیانه چند سانتی‌متر حرکت می‌کنند. حرکت این صفحه‌ها باعث می‌شود قاره‌ها روی آن‌ها سوار شده و همراهشان حرکت کنند. میلیون‌ها سال پیش، آمریکای جنوبی و آفریقا روی یک صفحهٔ واحد قرار داشتند و به هم چسبیده بودند.

بازسازی پانگه‌آ: ابرقاره‌ای که از هم پاشید

دانشمندان با کنار هم گذاشتن همهٔ این شواهد (فسیل‌ها، شکل قاره‌ها، سنگ‌ها) نقشهٔ زمین در حدود 300 میلیون سال پیش را بازسازی کردند. آن‌ها متوجه شدند که تقریباً تمام خشکی‌های زمین به هم چسبیده و یک ابرقارهٔ عظیم به نام پانگه‌آ تشکیل داده بودند. پانگه‌آ به معنای «همهٔ خشکی‌ها» است. در این ابرقاره، آمریکای جنوبی و آفریقا در کنار هم و بدون هیچ اقیانوسی در میانشان قرار داشتند. بنابراین، گیاهان و جانوران می‌توانستند آزادانه در آن گسترده شوند.

سپس، بر اساس نظریه تکتونیک صفحه‌ای، پانگه‌آ شروع به شکستن کرد. مانند شکستن یک تکه نان تُرد! این فرآیند بسیار آرام و در مقیاس میلیون‌ها سال اتفاق افتاد. با دور شدن صفحه‌ها از هم، اقیانوس اطلس جوان شروع به شکل‌گیری و گسترش کرد و سرانجام دو قاره را از هم جدا نمود. فسیل‌هایی که روزگاری در یک محیط مشترک دفن شده بودند، اکنون در دو سوی یک اقیانوس عظیم قرار گرفتند.

فرمول ساده‌ای برای نشان دادن سرعت حرکت صفحه‌ها وجود دارد: $ v = \frac{d}{t} $ که در آن $ v $ سرعت حرکت صفحه (مثلاً سانتی‌متر در سال)، $ d $ مسافت طی شده و $ t $ زمان است. برای مثال، اگر صفحه‌ای با سرعت 2.5 سانتی‌متر در سال حرکت کند، در 10 میلیون سال ($ t = 10{,}000{,}000 $ سال)، مسافتی معادل $ d = v \times t = 2.5 \times 10{,}000{,}000 = 25{,}000{,}000 $ سانتی‌متر یا 250 کیلومتر جابه‌جا می‌شود.

آزمایش فکر: شما هم می‌توانید یک دانشمند زمین‌شناس شوید

برای درک بهتر این موضوع، یک آزمایش ساده انجام دهید:

وسایل مورد نیاز: یک کرهٔ جغرافیایی یا نقشهٔ جهان، یک ماژیک وازلین یا چسب خشک که پاک شود، قیچی (در صورت استفاده از نقشه).

مراحل کار:

1. روی کره یا نقشه، خطوط ساحلی شرق آمریکای جنوبی (مثلاً برزیل) و غرب آفریقا (مثلاً خلیج گینه) را با دقت نگاه کنید.
2. آیا به نظر نمی‌رسد این دو خط ساحلی می‌توانند به هم بچسبند؟ مانند دو قطعه پازل!
3. اگر از نقشه استفاده می‌کنید، می‌توانید با دقت، آمریکای جنوبی و آفریقا را ببرید و سعی کنید خطوط ساحلی آن‌ها را به هم برسانید.
4. حالا تصور کنید روی این خشکی یکپارچه، دایناسورها و گیاهان باستانی زندگی می‌کرده‌اند. بعد از جدا شدن قاره‌ها، فسیل‌های این موجودات در هر دو طرف باقی مانده است.

این دقیقاً کاری بود که آلفرد وگنر انجام داد! او نقشه‌ها را کنار هم گذاشت و متوجه این شباهت حیرت‌انگیز شد.

پرسش‌های مهم و باورهای نادرست

پاورقی

¹تکتونیک صفحه‌ای (Plate Tectonics): نظریه‌ای که بیان می‌کند پوستهٔ زمین از صفحه‌های متحرک و سختی تشکیل شده که حرکت آن‌ها باعث ایجاد پدیده‌هایی مانند زمین‌لرزه، آتشفشان و شکل‌گیری کوه‌ها و اقیانوس‌ها می‌شود.

²پانگه‌آ (Pangaea): نام ابرقاره‌ای که در دوران کهن زمین‌شناسی شامل تقریباً تمام خشکی‌های سطح زمین بود.

³گلوسوپتریس (Glossopteris): نام یک سرده از گیاهان دانه‌دار منقرض شده که فسیل برگ‌های آن به شکل خاصی است.

⁴مزوزوروس (Mesosaurus): یک خزنده کوچک و آبزی متعلق به دوره پرمین که در آب‌های شیرین زندگی می‌کرد.

⁵سیانوگناتوس (Cynognathus): یک خزنده شبه پستاندار خشکی‌زی و گوشتخوار از دوره تریاس.

⁶لیستروزوروس (Lystrosaurus): یک خزنده شبه پستاندار گیاهخوار که فسیل آن در چندین قاره از جمله آفریقا، هند و قطب جنوب یافت شده است.

⁷آلفرد وگنر (Alfred Wegener): دانشمند و هواشناس آلمانی (۱۸۸۰-۱۹۳۰) که نظریه رانش قاره‌ها را ارائه کرد.

⁸رانش قاره‌ای (Continental Drift): نظریه اولیه وگنر مبنی بر حرکت قاره‌ها نسبت به یکدیگر در طول زمان زمین‌شناسی.

⁹صفحه (Plate): قطعات بزرگ و سخت پوسته زمین (لیتوسفر) که بر روی استنوسفر جابه‌جا می‌شوند.

¹⁰استنوسفر (Asthenosphere): بخشی نرم‌تر و خمیری از گوشتهٔ بالایی زمین که صفحات لیتوسفری روی آن شناورند.