Камета ці астэроід, які здзейсніў наезд на Зямлю, таму што ён быў выяўлены недастаткова хутка, - гэта адна з найвялікшых прыродных пагроз чалавецтву і патэнцыйна можа стаць яшчэ горшай, чым падзея вымірання 65 мільёнаў гадоў таму. Няўжо гэтыя перыяды вымірання перыядычныя ці не, даўно стала спрэчкай. Але новы аналіз, магчыма, нарэшце паклаў гэтую спекулятыўную вобласць навукі на адпачынак. (НАСА / Дон Дэвіс)

Выбачайце, сіноптыкі Суднага дня, масавыя выміранні Зямлі адбываюцца выпадкова

Удар астэроідаў і вывяржэння звышвулкана яшчэ могуць мець заканамернасць, але, як мы назіралі, вымірання адбыліся выпадкова.

На працягу гісторыі жыцця на Зямлі адбываліся катастрафічныя падзеі, якія знішчылі велізарную колькасць відаў. Гэтыя масавыя выміранні знішчаюць значны працэнт усіх відаў на Зямлі, да і нават больш за палову з іх, калі яны адбываюцца. Вялікія падзеі адбываліся шмат разоў у мінулым Зямлі, як вялікая падзея акіслення, якая прывяла да Зямлі снежнага клуба, велізарнае ўздзеянне, якое знішчыла дыназаўраў, альбо, што найбольш разбуральна, пермска-трыясавы бегемот, які знішчыў 96% марскіх відаў разам з 70% відаў сушы.

Усяго за апошнія 260 мільёнаў гадоў было выяўлена восем асноўных падзей. Многія навукоўцы выказваюць здагадку, што гэтыя падзеі не адбываюцца выпадкова, але маюць перыядычную прычыну: напрыклад, рух Зямлі Млечным Шляхам альбо геалагічна абумоўлены эфект. Як бы ні былі гэтыя магчымасці, навуковай матывацыі няма. Не назіраецца перыядычных эфектаў, бо навука паказвае, што гэтыя падзеі знікнення адбываюцца выпадкова.

Памежны крэйдавы палеагенскі пласт вельмі выразны ў асадкавых пародах, але менавіта тонкі пласт попелу і яго элементарны склад вучаць нас пра іншаземнае паходжанне ўздзеяння, што выклікала масавае выміранне. (Джэймс Ван Гундзі)

Тое, як вы вызначыце, калі адбываюцца масавыя выміранні, праглядае запісы марскіх выкапняў. Калі віды, якія былі на працягу доўгага часу, раптам перастаюць з'яўляцца, у вас ёсць падзея вымірання. Калі больш за 10% вашых відаў знікаюць усё ў той жа самы прыблізны час, у вас ёсць масавае мерапрыемства па выміранні кандыдата. Па меры таго, як запісы выкапняў становяцца ўсё больш і больш поўнымі ў 20 стагоддзі, навукоўцы пачалі думаць, што гэтыя падзеі могуць быць не выпадковымі, але могуць быць больш верагоднымі ў адзін пэўны прамежак часу. Ідэя перыядычных масавых выміранняў існуе з тых часоў.

Кожныя 31 мільён гадоў або каля таго Сонца рухаецца праз галактычную плоскасць, перасякаючы вобласць найбольшай шчыльнасці з пункту гледжання шырыні галактык. Ці гэта можа быць прычынай масавых выміранняў Зямлі? (NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (галоўная ілюстрацыя галактыкі), зменены карыстальнікам Wikimedia Commons Cmglee)

У прыватнасці, часы масавага вымірання пазначаны наступным чынам:

  • 11,6 мільёна гадоў таму, сярэдні міяцэн.
  • 37,8 мільёна гадоў таму, эпоцэна сярэдняга позняга эацэну.
  • 66 мільёнаў гадоў таму, End End.
  • 93,9 мільёнаў гадоў таму, ценаманская / туранская.
  • 145 мільёнаў гадоў таму юра / мел.
  • 182,7 мільёна гадоў таму, Pliensbachian / Toarcian.
  • 201,3 млн гадоў таму, трыяс / юра.
  • 252,2 мільёна гадоў таму, Энд-Пермскі.

Калі вы задумваецеся над гэтым, вы можаце пачаць думаць, гледзячы вачыма, што калі прыжмурыцца, вы можаце ўбачыць шаблон перыядычнага стылю.

Па задуме, масавыя вынікі выбуху могуць здацца перыядычнымі, але вочы могуць нас падмануць. (Raup & Sepkoski, 1984/1986)

Людзі доўга разважалі, пакуль існуе гэтая ідэя, пра тое, што магло б выклікаць перыядычнасць нашых знікненняў, як гэта. Пераважнае сведчанне гіганцкага ўздзеяння 65–66 мільёнаў гадоў таму, каб знішчыць дыназаўраў, прымусіла многіх здагадвацца, што ўздзеянне кратэраў атрымала б сур'ёзны рывок, калі Зямля і Сонечная сістэма праходзілі праз галактычную плоскасць, а іншыя глядзелі на кругавы вугляродны цыкл для тлумачэння. Зразумела, планета праходзіць геалагічныя цыклы, і няма нічога больш цыклічнага, чым нашы арбіты і рэвалюцыі праз Сусвет.

Але гэта рэальны эфект? Мы не можам давяраць сваім вачам, ані сваёй інтуіцыі. Што нам трэба зрабіць, гэта праверыць матэматычна. Праглядаючы самыя сучасныя даступныя дадзеныя, вось што мы бачым.

Працэнт відаў, якія вымерлі за розныя часовыя прамежкі. Самым буйным знікненнем з'яўляецца Пермска-трыясавая мяжа каля 250 мільёнаў гадоў таму, прычына якой да гэтага часу невядома. (Карыстальнік Wikimedia Commons Smith609, з дадзенымі Raup & Smith (1982) і Rohde and Muller (2005))

Мы можам паглядзець на асноўныя падзеі знікнення на Зямлі, пра што сведчаць дадзеныя выкапняў. Метад, які мы можам выкарыстоўваць, гэта падлічыць колькасць родаў (на адзін крок больш родавых, чым "віды", у тым, як мы класіфікуем жывых істот; для людзей "homo" у homo sapiens - наш род), якія існуюць у любы момант часу. Мы можам зрабіць гэта, вярнуўшыся больш чым на 500 мільёнаў гадоў у часе, дзякуючы дадзеных, знойдзеных у ападкавай пародзе, якія дазваляюць нам даведацца, які адсотак існаваў, і таксама загінуў у любы перыяд часу.

Затым мы можам шукаць узоры гэтых падзей. Самы просты спосаб зрабіць гэта колькасна, каб зрабіць пераўтварэнне Фур'е гэтых цыклаў і паглядзець, дзе (калі дзе-небудзь) узнікаюць узоры. Калі б мы бачылі падзеі масавага вымірання кожныя 100 мільёнаў гадоў, напрыклад, калі кожны раз было вялікае падзенне колькасці родаў з такім дакладным перыядам, то пераўтварэнне Фур'е паказвала б велізарны шып з частатой 1 / (100 млн гадоў). Такім чынам, давайце разбярэмся: што паказваюць дадзеныя аб выміранні?

Паказчык біяразнастайнасці і змены колькасці родаў, якія існуюць у любы момант часу, дазваляюць вызначыць найбольш важныя падзеі вымірання за апошнія 500 мільёнаў гадоў. (Карыстальнік Wikimedia Commons Альберт Местрэ, з дадзенымі Rohde, RA і Muller, RA)

Існуе шэраг адносна слабых доказаў перыядычнасці гэтага метаду з перыядычнасцю 140 мільёнаў гадоў, а таксама яшчэ адзін, крыху больш моцны доказ павелічэння падзей у 62 мільёны гадоў. Перыядычнасць, якую мы думалі, можа быць іх раней, на працягу 26 мільёнаў гадоў, не з'яўляецца. На самай справе, калі паглядзець на масавыя выміранні, пра якія мы казалі за апошнія 260 мільёнаў гадоў, і параўнаць іх з хуткасцю кратэрынгу (вядучая ідэя таго, што выклікае большасць выміранняў), вы выявіце, што яны не вельмі добра супадаюць зусім.

Графік, які паказвае, як змянілася хуткасць кратэравання на Зямлі з цягам часу. На стрэлках пазначаны даты масавых выміранняў. Зоркі ў 113 і 168 мільёнаў гадоў таму падазраюцца, але неправераныя, кандыдаты масавага знікнення. (Майкл Рампіна / Нью-Йорк)

Калі вы ўключыце гэтыя больш дробныя падзеі на выміранне толькі на марскім узроўні, што з аналізам адбываецца? Што паказваюць нашыя серыі Фур'е і ці ёсць у любы інтэрвал спайк, які паказвае на перыядычнасць масавых падзей? Ці сапраўды яны, сапраўды, узнікаюць з інтэрваламі, якія не адрозніваюцца ад выпадковых?

У 2013 г. найболей моцныя дадзеныя выказалі навукоўцы Фабо Фэн і Карын Бэйлер-Джонс, якія ўзялі поўны набор даступных дадзеных і разгледзелі, якая верагоднасць аказваць перыядычны эфект, а не раўнамерны (выпадковы) эфект. Для даступных дадзеных, вось што яны знайшлі.

Каэфіцыент верагоднасці аказання перыядычнага эфекту ў параўнанні з выпадковым эфектам выклікае назіраныя вымірання. Гэтыя шыпы могуць здацца ўражлівым няўзброеным вокам, але глядзіце на вось y. Гэтыя лічбы вельмі і вельмі малыя. (Feng, F; Bailer-Jones, CAL, ApJ, 768, 152F (2013))

На першы погляд, вы можаце ўбачыць тры эфекты кандыдата: доказы перыядычных выміранняў з інтэрваламі каля 6, 30 і 62 мільёнаў гадоў. Але гэта не так! Перыядычнасць за 62 мільёны гадоў - гэта найбольшы эфект, які мы бачым, але нават пры тым, што з верагоднасцю 20: 1 мы азначаем, што мы маем толькі два эфекту сігмы з пункту гледжання статыстычнай значнасці. Гэта дазваляе выказаць здагадку, што мы можам мець большае знікненне прыблізна за 62 мільёны гадоў да або пасля чарговага масавага вымірання, але нават гэта досыць слаба.

Больш за тое, любыя падзеі, якія адбываюцца з перыядычнасцю, якая ўяўляе сабой долю (напрыклад, палову) ад першапачатковага інтэрвалу, з'яўляюцца вядомымі артэфактамі гэтага тыпу аналізу; менш значная перыядычнасць ~ 30 млн. гадоў, верагодна, будзе чырвонай селядцом. Калі мы робім поўны аналіз Фур'е, вось што мы знаходзім.

Гэтая лічба паказвае пераўтварэнне Фур'е ў падзеях знікнення за апошнія 500 мільёнаў гадоў. Аранжавая стрэлка, устаўленая Э. Зігелем, паказвае, куды ўкладзецца перыядычнасць 26–30 млн. Год. (Родэ, Р.А. і Мюлер, Р.А. (2005). Цыклы ў выкапнёвай разнастайнасці. Прырода 434: 209–210)

Графік часу, які найбольш часта прыводзіцца для перыядычных масавых выміранняў, перыядычнасць гэтага перыяду 26–30 мільёнаў гадоў, абсалютна ніякіх доказаў таму не можа. Больш за тое, Фэн і Бэйлер-Джонс прама заяўляюць наступнае (акцэнт мой):

Мы выяўляем, што ні адна з правераных мадэляў - у тым ліку перыядычныя, квазіперыядычныя і на арбітальнай аснове - тлумачыць дыскрэтныя наборы дадзеных лепш, чым Адзіная мадэль. Іншымі словамі, размеркаванне часу масавых падзей на выміранне адпавядае выпадковаму размеркаванню ў часе. Не трэба звяртацца да чаго-небудзь больш экзатычнага.

Ідэя таго, што масавыя выміранні бываюць перыядычнымі, з'яўляецца цікавай і пераканаўчай, але доказаў для гэтага проста няма. Ідэя таго, што праход Сонца праз галактычную плоскасць выклікае перыядычныя ўздзеянні, таксама выдатна распавядае, але зноў няма доказаў. Акрамя таго, могуць быць некаторыя сведчанні таго, што існуе сувязь паміж узроўнем вуглякіслага газу і цыклам вугляроднага кары, але сувязь з масавымі выміраннямі проста недастаткова.

Калі вы дасце фізікам выпадковую карту, яны знойдуць у ёй малюнкі, дзе толькі гэта магчыма; гэта чалавечая прырода. Хоць ініцыялы

На жаль, гэта прырода чалавека шукаць узораў, дзе б гэта ні адбывалася, але ў гэтым выпадку доказы занадта слабыя, каб паспрачацца з выпадковасцю. Важна памятаць, што тое, што мы не бачым доказаў перыядычных падзей, не азначае, што яны не адбываюцца, але важна не пераследваць з'явы, якія не маюць доказаў, якія пацвярджаюць яго рэальнасць. Удары астэроідаў і каметы могуць узрастаць у пэўны час, і можа паўстаць перыядычны эфект на ўзровень CO2 і цыкл вугляроднага кода, але ні ў аднаго няма доказаў, якія звязвалі б іх з масавымі выміраннямі. Калі гаворка ідзе пра катастрафічныя для планеты падзеі і віды, якія насяляюць яе, выпадковасць такая ж добрая, як і ў яе.

Цяпер пачынаецца з выбуху на Forbes, і апублікаваны на Medium дзякуючы нашым прыхільнікам Patreon. Этан з'яўляецца аўтарам дзвюх кніг "За межамі Галактыкі" і "Трэкнологія: Навука пра зорны шлях" ад трыкутнікаў да "драйву".