עד שנת 1980 בערך התמקדו הגיאולוגים בהגדרת השכבות העיקריות ובעידנים ובתקופות הגיאולוגיים המתאימים להן. חמשת העידנים הגיאולוגיים מסתיימים בסיומת "זואיקון", המתייחסת לחיים, משום שהם מוגדרים על ידי סוגי צורות החיים הנמצאות בשכבות אלה. הגיאולוגים לא הקדישו תשומת לב רבה למעברים מתקופה גיאולוגית אחת לאחרת, שאופיינו בשינויים ניכרים במספרם היחסי של מינים שונים. איש לא ידע אם השינויים הללו התרחשו בהדרגה או בבת אחת.
באדיבות Teach Astronomy
בעקבות ראיות ממאובנים ומבנה גיאולוגי, החליטו הגיאולוגים שחלק מהשינויים היו דרמטיים מאוד. מחקרים מודרניים מראים כי עידן הפליאוזואיקון הסתיים באסון ענק לפני כ-250 מיליון שנה, כאשר כ-90% מהצמחים הקיימים ובעלי החיים מתו תוך פחות מחצי מיליון שנים. לאחר מכן, השתלטו הזוחלים במהירות על עולם החי והיו דומיננטיים במשך קרוב ל-200 מיליון שנה. ואז, לפני כ-65 מיליון שנה, ניחת אסון נוסף על רוב המינים הקיימים, כולל הזוחלים הענקיים, או הדינוזאורים. מכיוון שהדבר אירע בגבול שבין תקופת הקרטיקון (K) לבין השלישון (T), הוא מכונה "הכחדת הגבול" K-T. (האות K מקורה באיות הגרמני של קרטיקון, Kreide). בדומה לכך, סוף העידן הפליאוזואי נקרא גם הגבול הפרמי-טריאסי. אירועים אלה הם הכחדות המוניות: פרקי זמן קצרים יחסית שבהם נעלם חלק גדול מהמינים. בסוף הפליאוזואיקון ובסוף המזוזואיקון התרחשו שתי ההכחדות ההמוניות הגדולות ביותר. הן מציינות הפסקות דרמטיות ברצף המאובנים, שהגיאולוגים מגדירים לפיהם התחלה או סיום של תקופות גיאולוגיות. דוגמאות של הכחדות המוניות קטנות יותר מגדירות גבולות בין תקופות גיאולוגיות אחרות.
במשך זמן רב, שתי ההכחדות ההמוניות הגדולות ביותר קיבלו תשומת לב מועטה באופן מפתיע בספרי הלימוד בגיאולוגיה. חלק מהסיבה היה האופי המקוטע של רצף המאובנים. השכבות של סלעים ומאובנים אינן מסודרות ומאורגנות לאורך הזמן הגיאולוגי. געשיות, שחיקה או מטמורפיזם של סלעים יכולים להרוס חלק מן הראיות לרצף המאובנים. כמו כן, יש מגבלות לתיארוך רדיואקטיבי. נניח שאנחנו יכולים לקבוע את גילם של סלעים בני 100 מיליון שנה בדיוק של 0.1%. טעות המדידה היא עדיין 100,000 שנים. משמעות הדבר היא כי 100,000 שנה הוא הגבול של היכולת שלנו לדייק בזמן. אם אנו רואים שהיעלמותם של מינים רבים התרחשה במרווח הזה, האם עלינו לראות בה שינוי הדרגתי או קטסטרופלי? אבל ככל שגיאולוגים מצאו עוד מאובנים, הדיוק השתפר, וההכחדות נראו יותר דרמטיות.
ההכחדה ההמונית הראשונה שהוסברה בעזרת ראיות מדעיות ישירות הייתה זו שבסוף המזוזואיקון, לפני 65 מיליון שנה. כ 75% מכלל מיני הצמחים ובעלי חיים נעלמו בפרק זמן קצר מאוד מבחינה גיאולוגית, כולל הדינוזאורים! בתחילת שנות ה-80, הגיאו-כימאים הגיעו לתגלית מעניינת הנוגעת לשכבה הדקה של משקעים בגבול שבין סלעי הקרטיקון לסלעי השלישון. היא הכילה עודף של אירידיום, יסוד נדיר ביותר בסלעי הקרום של כדור הארץ, אך קיים ברמות גבוהות יותר במטאוריטים. תגלית זו רמזה שפגיעה של מטאוריט ענק אולי קשורה לסוף המזוזואיקון. ראיות נוספות תמכו בתיאוריה זו: בשכבת האירידיום נמצאו כדוריות זכוכית שנוצרו מסלע מותך, וגרגרי קוורץ שחוממו ועברו הלם בבת אחת. הלחצים הקיצוניים הדרושים לכך נוצרים רק בפגיעה במהירות גבוהה. מדענים גילו גם ריכוזי פיח באותה שכבה, שמציינים שריפות יער ברחבי העולם.
הצילום באדיבות המעבדה הלאומית לורנס ברקלי.
במשך שנים התווכחו המדענים איך לפרש את הראיות. האב ובנו, הפיזיקאי חתן פרס נובל לואיס אלווארז והגיאולוג וולטר אלווארז, דגלו בהשערה שפגיעה מהחלל השמידה את הדינוזאורים ומינים אחרים. זה היה רעיון שנוי במחלוקת. בשיטה מדעית, יש כמעט תמיד הסברים מתחרים לכל מערכת נתונים. לתיארוך הרדיואקטיבי יש רזולוציית זמן מוגבלת, ולכן המדענים לא יכלו להוכיח שההכחדה הייתה קטסטרופלית, כלומר שהתרחשה בתוך ימים או שנים, ולא לאורך עשרות אלפי שנים. גם התפרצויות געשיות יכלו ליצור את כדוריות הזכוכית מהסלע המותך, ולהצית שריפות יער. אבל הרי געש אינם יכולים ליצור את הלחץ העצום והפתאומי שמשאיר בגרגרי הקוורץ סימני עיוות מיקרוסקופיים, "סימני הלם". לחץ כזה נוצר רק בפגיעה של גוף מהחלל.
"האקדח המעשן" בסיפור הבלשי הזה עדיין היה חסר. אם פגיעה אשמה בהכחדה ההמונית, איפה מכתש הפגיעה? במה שמכונה כיום צפון אמריקה, מדענים מצאו כי השכבה בת 65 מיליון השנים מכילה משקעים שנוצרו בעקבות גלי צונאמי גדולים או גלי גאות. משקעי הצונאמי רמזו על פגיעה סמוך למפרץ מקסיקו. ולבסוף גילו מדענים מכתש גדול, קבור כולו תחת משקעים, החוצה את קו החוף של חצי האי יוקטן במקסיקו. המכתש, שנקרא צ'יקשולוב (Chicxulub) על שם עיירה סמוכה, קוטרו 160 עד 180 ק"מ מצד לצד. הוא נוצר על ידי פגיעה של אסטרואיד בקוטר 10 ק"מ – בגודל של עיר קטנה! אבל האם המכתש הוא בעל הגיל הנכון? לאחר משא ומתן עדין על דגימות ליבה שנלקחו על ידי חברת נפט מקסיקנית, היו בידי המדענים הראיות הדרושות. המכתש אכן נוצר לפני 65 מיליון שנה.
מה קרה לאחר שהאסטרואיד פגע, שגרם להכחדה של כל כך הרבה מינים? הפרטים מורכבים ביותר, והם עדיין לא מובנים עד סופם. הפגיעה האדירה העיפה כנראה ענן של אבק ופסולת אל החלל, שנפל בחזרה אל האטמוספירה והתפשט ברחבי העולם בשעות שלאחר מכן. אילו עמדת על כדור הארץ דקות ספורות לאחר הפגיעה, היית רואה את השמים מוארים, כשהפסולת הנופלת יצרה כדורי אש בוהקים ומטאורים. הפסולת המותכת גרמה לגל חום חזק, שייתכן שהרג מיד בעלי חיים יבשתיים רבים והצית שריפות יער. השריפות יצרו כמות עצומה של פיח שהגיע אל הסטרטוספירה. הפיח כנראה צף שם זמן מה וחסם את אור השמש במשך שבועות או חודשים. המשקעים באזור המכתש היו עשירים בפחמות (קרבונטים) ובגופרית, וחומרים אלה התאדו כתוצאה מהפגיעה. פחמן דו חמצני התפשט לתוך האטמוספירה והביא להתחממות גלובלית ארוכת טווח. הגופרית שנפלטה השתלבה עם מים באטמוספירה, כדי ליצור גשם חומצי. כל השינויים האלה השפיעו על שרשרת המזון כולה. הדינוזאורים, ששלטו ביבשה כ-150 מיליון שנה, נכחדו בשל שינוי קטסטרופלי בסביבתם. בעקבות ההכחדה, מינים חלשים יותר, ובהם כמה יונקים קטנים, שגשגו, כי שררה עכשיו פחות תחרות. הם התפשטו לתוך ריק אקולוגי זה, והתפתחו למינים חדשים, כולל יונק זקוף מסוים שהתפתח עד כדי כך, שיוכל ללמוד אסטרונומיה.
באדיבות Teach Astronomy
ההכחדה ההמונית שסיימה את עידן הפליאוזואיקון, לפני כ-250 מיליון שנה, הייתה חמורה עוד יותר: נכחדו בה מינים רבים אף יותר. באוקיינוסים, ההכחדה הגיעה לכדי 95% מכלל המינים! אירוע זה היה דרמטי כל כך, שספרי הלימוד בגיאולוגיה מתייחסים אליו כאל "המוות הגדול". הסיבה עדיין אינה ודאית. לא נמצאה הוכחה חד-משמעית לפגיעה, ורוב ההשערות מתמקדות באירועים גיאולוגיים שמקורם בתוך כדור הארץ. אחת ההשערות המובילות היא שפרצי ענק של מאגמה חמה הם שאחראים לכך. כשהמאגמה הגיעה אל הקרום, היא גרמה לתקופות ארוכות של פעילות געשית ולתזוזות טקטוניות ניכרות, ששינו את האקלים של כדור הארץ. היפותזה חלופית מציעה היפוך פתאומי או שיבוש של מי האוקיינוס, שהביא מים עניים בחמצן אל פני השטח והגביר את ריכוז CO2 באוויר. אולי אלה לא היו אסונות פתאומיים כמו פגיעה מהחלל, אבל הם עדיין יכלו לגרום לשיעורי הכחדה ניכרים, ובעקבותיה להופעת מינים חדשים בנישות סביבתיות חדשות.
בשנת 1996 דיווח הפליאונטולוג גרגורי רטאלאק, מאוניברסיטת אורגון שבארה"ב, שמצא גרגרי קוורץ "מוכי הלם" בשכבה שבסוף הפליאוזואיקון. אלה גרגרי קוורץ שעברו גל הלם עוצמתי, ונשארו בהם סימני עיוות מיקרוסקופיים. סימנים כאלה נוצרים רק בלחץ קיצוני ופתאומי, ולכן הם נחשבים בדרך כלל לראיה לפגיעה של גוף מהחלל.
ייתכן שגוף מהחלל פגע באוקיינוס או בשולי יבשת וגרם לשינויים חריפים באוקיינוסים, ושהמכתש שנוצר נהרס מאוחר יותר בפעילות טקטונית. תיעוד המאובנים מתקופה כה קדומה מקוטע למדי. ומאחר ששיטות התיארוך הרדיואקטיבי אינן יכולות לקבוע את גיל הסלעים בדיוק רב, קשה להכריע בין שתי ההשערות המתחרות: אסון פתאומי, או שינוי גיאולוגי איטי יותר. אפילו הסיפור של הכחדת K-T נעשה מעורפל יותר בשנים האחרונות. גיאולוגים הצביעו על גל של התפרצויות געשיות שקדם במעט לפגיעה, ונמצאו גם מכתשים אחרים בני אותו גיל. ייתכן אפוא שהחיים ספגו כמה מהלומות בזו אחר זו. זה לקח חשוב בשיטה מדעית: העובדה ששני אירועים התרחשו באותו זמן (מתאם) אינה מוכיחה שאחד מהם גרם לשני (סיבתיות). המרוץ להסביר את פרקי ההכחדה הדרמטיים ביותר בהיסטוריה של כדור הארץ עדיין נמשך.
מדאיג לחשוב שאנו נמצאים בעיצומה של הכחדה המונית נוספת, והפעם בידינו שלנו. בניגוד להכחדות ההמוניות הקודמות, שנגרמו מתהליכים גיאולוגיים או מפגיעות מהחלל, האובדן המהיר של מינים כיום נגרם מהרס הסביבה, מזיהום ומטביעת הרגל ההולכת וגדלה של האדם על הפלנטה. פרק הזמן הגיאולוגי הנוכחי נקרא הולוקן, והוא מכסה את כ-12,000 השנים האחרונות, מאז שחר הציוויליזציה. הזמן יגיד אם נצליח למנוע אסון סביבתי.
→ הסעיף הקודם: 5.16 זמן גיאולוגי | הסעיף הבא: 5.18 אבולוציה וסביבה קוסמית ←