Οι ελεύθερα σκεπτόμενοι υπολογιστές έκαναν αντίστροφη ανάλυση των απολιθωμάτων για να εντοπίσουν τα αίτια ενός κατακλυσμού. Για να αντιμετωπ...
Οι ελεύθερα σκεπτόμενοι υπολογιστές έκαναν αντίστροφη ανάλυση των απολιθωμάτων για να εντοπίσουν τα αίτια ενός κατακλυσμού. Για να αντιμετωπιστεί το μακροχρόνιο debate σχετικά με το αν μια μαζική πρόσκρουση αστεροειδών ή η ηφαιστειακή δραστηριότητα προκάλεσε την εξαφάνιση των δεινοσαύρων και πολλών άλλων ειδών πριν από 66 εκατομμύρια χρόνια, μια ομάδα του Dartmouth College ακολούθησε μια πρωτοποριακή προσέγγιση. Απομάκρυνε τους επιστήμονες από τη συζήτηση και άφησε τους υπολογιστές να αποφασίσουν.
Οι ερευνητές αναφέρουν στο περιοδικό Science, μια νέα μέθοδο μοντελοποίησης που τροφοδοτείται από διασυνδεδεμένους επεξεργαστές, οι οποίοι μπορούν να επεξεργαστούν όγκους γεωλογικών και κλιματικών δεδομένων χωρίς ανθρώπινη συμβολή. Ανέθεσαν σε περίπου 130 επεξεργαστές να αναλύσουν το αρχείο απολιθωμάτων αντίστροφα για να εντοπίσουν τα γεγονότα και τις συνθήκες που οδήγησαν στο γεγονός της Κρητιδικής – Παλαιογενής εξαφάνισης (K-Pg), που άνοιξε τον δρόμο για την επικράτηση των θηλαστικών, συμπεριλαμβανομένων των πρωτευόντων που θα οδηγούσαν στους πρώτους ανθρώπους.
Μια νέα προοπτική για τα ιστορικά γεγονότα
«Μέρος του κινήτρου μας ήταν να αξιολογήσουμε αυτό το ερώτημα χωρίς προκαθορισμένη υπόθεση ή προκατάληψη», δήλωσε ο κύριος συγγραφέας της μελέτης και μεταπτυχιακός φοιτητής στο Τμήμα Γεωεπιστημών του Dartmouth, Alex Cox. «Τα περισσότερα μοντέλα κινούνται προς τα εμπρός. Προσαρμόσαμε ένα μοντέλο του κύκλου του άνθρακα ώστε να κινείται προς την αντίθετη κατεύθυνση, χρησιμοποιώντας το αποτέλεσμα για να βρούμε την αιτία μέσω στατιστικών στοιχείων, δίνοντάς του μόνο τις ελάχιστες προηγούμενες πληροφορίες καθώς εργαζόταν προς ένα συγκεκριμένο αποτέλεσμα» πρόσθεσε.
«Στο τέλος, δεν έχει σημασία τι σκεφτόμαστε ή τι σκεφτόμασταν προηγουμένως – το μοντέλο μας δείχνει πώς φτάσαμε σε αυτό που βλέπουμε στο γεωλογικό αρχείο» τόνισε.
Το μοντέλο επεξεργάστηκε περισσότερα από 300.000 πιθανά σενάρια για τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα, την παραγωγή διοξειδίου του θείου και τη βιολογική παραγωγικότητα στο 1 εκατομμύριο χρόνια πριν και μετά την Κρητιδική – Παλαιογενή εξαφάνιση. Μέσω ενός τύπου μηχανικής μάθησης γνωστού ως Markov Chain Monte Carlo – που δεν διαφέρει από τον τρόπο με τον οποίο ένα smartphone προβλέπει τι θα πληκτρολογήσετε στη συνέχεια – οι επεξεργαστές συνεργάστηκαν ανεξάρτητα για να συγκρίνουν, να αναθεωρούν και να υπολογίζουν εκ νέου τα συμπεράσματά τους μέχρι να καταλήξουν σε ένα σενάριο που ταιριάζει με το αποτέλεσμα που διατηρείται στο αρχείο απολιθωμάτων.
Αποκαλύπτοντας τα αίτια της εξαφάνισης
Τα γεωχημικά και οργανικά κατάλοιπα στο αρχείο απολιθωμάτων αποτυπώνουν με σαφήνεια τις καταστροφικές συνθήκες κατά την εξαφάνιση K-Pg, που ονομάστηκε έτσι από τις γεωλογικές περιόδους εκατέρωθεν του κατακλυσμού που διήρκεσε χιλιετίες. Τα ζώα και τα φυτά σε όλο τον κόσμο υπέστησαν μαζικούς θανάτους, καθώς οι τροφικοί ιστοί κατέρρευσαν κάτω από μια ασταθή ατμόσφαιρα που – φορτωμένη με θείο που σβήνει τον ήλιο, αιωρούμενα ορυκτά και διοξείδιο του άνθρακα που παγιδεύουν την θερμότητα – μεταβαλλόταν άγρια από ψυχρές σε καυτές συνθήκες.
Ενώ το αποτέλεσμα είναι σαφές, η αιτία της εξαφάνισης είναι άλυτη. Οι πρώτες θεωρίες που απέδιδαν το γεγονός σε ηφαιστειακές εκρήξεις επισκιάστηκαν από την ανακάλυψη ενός κρατήρα πρόσκρουσης στο Μεξικό, γνωστού ως Chicxulub, ο οποίος προκλήθηκε από έναν αστεροειδή πλάτους χιλιομέτρων και θεωρείται ότι ευθύνεται κυρίως για το γεγονός της εξαφάνισης.
Οι θεωρίες έχουν αρχίσει να συγκλίνουν, ωστόσο, καθώς τα στοιχεία από τα απολιθώματα υποδηλώνουν ένα διπλό χτύπημα που δεν μοιάζει με τίποτα άλλο στην ιστορία της Γης. Ο αστεροειδής μπορεί να έπεσε πάνω στον πλανήτη που ήδη ταλανιζόταν από τις μαζικές, εξαιρετικά βίαιες εκρήξεις των ηφαιστείων στις παγίδες Deccan της δυτικής Ινδίας.
Όμως οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν ακόμη -ούτε συμφωνούν- σε ποιο βαθμό το κάθε γεγονός συνέβαλε στη μαζική εξαφάνιση. Έτσι, ο Alex Cox και ο σύμβουλός του Brenhin Keller, επίκουρος καθηγητής γεωεπιστημών στο Dartmouth και συν-συγγραφέας της μελέτης, αποφάσισαν να «δουν τι αποτέλεσμα θα βγει αν αφήσουν τον κώδικα να αποφασίσει».
Αποτελέσματα μοντελοποίησης και ηφαιστειακές επιπτώσεις
Το μοντέλο τους πρότεινε ότι η εκροή αερίων που αλλάζουν το κλίμα από τις παγίδες Deccan από μόνη της θα μπορούσε να είναι αρκετή για να προκαλέσει την παγκόσμια εξαφάνιση. Οι παγίδες Deccan είχαν εκραγεί για περίπου 300.000 χρόνια πριν από τον αστεροειδή Chicxulub. Κατά τη διάρκεια των εκρήξεων που διήρκεσαν σχεδόν 1 εκατομμύριο χρόνια, οι παγίδες Deccan εκτιμάται ότι διοχέτευσαν στην ατμόσφαιρα έως και 10,4 τρισεκατομμύρια τόνους διοξειδίου του άνθρακα και 9,3 τρισεκατομμύρια τόνους θείου.
«Γνωρίζουμε ιστορικά ότι τα ηφαίστεια μπορούν να προκαλέσουν μαζικές εξαφανίσεις, αλλά αυτή είναι η πρώτη ανεξάρτητη εκτίμηση των πτητικών εκπομπών που λαμβάνεται από τα στοιχεία των περιβαλλοντικών τους επιπτώσεων», δήλωσε ο Keller, ο οποίος δημοσίευσε το 2022 μια εργασία που συνδέει τέσσερις από τις πέντε μαζικές εξαφανίσεις της Γης με την ηφαιστειότητα.
«Το μοντέλο μας επεξεργάστηκε τα δεδομένα ανεξάρτητα και χωρίς ανθρώπινη μεροληψία για να προσδιορίσει την ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα και διοξειδίου του θείου που απαιτείται για την παραγωγή των διαταραχών του κλίματος και του κύκλου του άνθρακα που βλέπουμε στο γεωλογικό αρχείο. Οι ποσότητες αυτές αποδείχθηκε ότι είναι σύμφωνες με αυτό που αναμένουμε να δούμε στις εκπομπές από τις παγίδες Deccan», δήλωσε ο Keller, ο οποίος έχει εργαστεί εκτενώς για να εξετάσει τη σχέση μεταξύ της ηφαιστειότητα του Deccan και της εξαφάνισης K-Pg.
Η πρόσκρουση αστεροειδών
Το μοντέλο αποκάλυψε μια απότομη πτώση της συσσώρευσης οργανικού άνθρακα στον βαθύ ωκεανό γύρω από την εποχή της πρόσκρουσης του Chicxulub, η οποία πιθανότατα οφείλεται στο γεγονός ότι ο αστεροειδής προκάλεσε τον αφανισμό πολλών ζωικών και φυτικών ειδών. Η καταγραφή περιέχει ίχνη μιας μείωσης της θερμοκρασίας περίπου την ίδια εποχή, η οποία θα είχε προκληθεί από τη μεγάλη ποσότητα θείου – ενός παράγοντα βραχυπρόθεσμης ψύξης – που θα είχε εκτοξεύσει στον αέρα ο μετεωρίτης-μαμούθ όταν συγκρούστηκε με την πλούσια σε θείο επιφάνεια σε εκείνη την περιοχή του πλανήτη.
Η πρόσκρουση του αστεροειδούς θα είχε επίσης πιθανότατα εκπέμψει τόσο διοξείδιο του άνθρακα όσο και διοξείδιο του θείου. Ωστόσο, το μοντέλο διαπίστωσε ότι δεν υπήρξε αιχμή στις εκπομπές κανενός από τα δύο αέρια εκείνη την εποχή, γεγονός που υποδηλώνει ότι η συμβολή του αστεροειδούς στην εξαφάνιση δεν εξαρτιόταν από τις εκπομπές αερίων.
Το συμπέρασμα της έρευνας
«Σε σύγχρονο πλαίσιο η καύση ορυκτών καυσίμων από το 2000 έως το 2023 έχει διοχετεύσει στην ατμόσφαιρα περίπου 16 δισεκατομμύρια τόνους διοξειδίου του άνθρακα ετησίως. Αυτό είναι 100 φορές μεγαλύτερο από τον υψηλότερο ετήσιο ρυθμό εκπομπών που προβλέπουν οι επιστήμονες από τις παγίδες Deccan. Αν και ανησυχητικό από μόνο του, θα χρειαστούν ακόμη μερικές χιλιάδες χρόνια για να φτάσουν οι σημερινές εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα στη συνολική ποσότητα που εκτοξεύτηκε από τα αρχαία ηφαίστεια» δήλωσε ο Cox.
Και συμπλήρωσε: «Το πιο ενθαρρυντικό είναι ότι τα αποτελέσματα που πετύχαμε είναι σε γενικές γραμμές φυσικώς αληθοφανή, γεγονός που είναι εντυπωσιακό δεδομένου ότι το μοντέλο θα μπορούσε τεχνικά να είχε ξεφύγει εντελώς χωρίς ισχυρότερους προηγούμενους περιορισμούς».
«Η διασύνδεση των επεξεργαστών μείωσε τον χρόνο που χρειαζόταν το μοντέλο για να αναλύσει ένα τόσο τεράστιο σύνολο δεδομένων από μήνες ή χρόνια σε ώρες» τόνισε ακόμη ο Cox. Η μέθοδος του ίδιου και του Keller μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αντιστροφή άλλων μοντέλων γήινων συστημάτων – όπως αυτά για το κλίμα ή τον κύκλο του άνθρακα – για την αξιολόγηση γεωλογικών γεγονότων για τα οποία τα αποτελέσματα είναι γνωστά, αλλά όχι οι παράγοντες που οδήγησαν σε αυτά.
«Αυτός ο τύπος παράλληλης αντιστροφής δεν έχει γίνει ποτέ στο παρελθόν σε μοντέλα γεωεπιστημών. Η μέθοδός μας μπορεί να κλιμακωθεί και να συμπεριλάβει χιλιάδες επεξεργαστές, γεγονός που μας δίνει έναν πολύ ευρύτερο χώρο λύσεων για να εξερευνήσουμε, και είναι αρκετά ανθεκτική στην ανθρώπινη προκατάληψη» ανέφερε ο Cox.
«Μέχρι στιγμής, οι άνθρωποι στον τομέα μας έχουν γοητευτεί περισσότερο από την καινοτομία της μεθόδου παρά από το συμπέρασμα στο οποίο καταλήξαμε. Οποιοδήποτε γήινο σύστημα για το οποίο γνωρίζουμε το αποτέλεσμα αλλά όχι την αιτία είναι ιδανικό για αντιστροφή. Όσο καλύτερα γνωρίζουμε το αποτέλεσμα, τόσο καλύτερα μπορούμε να χαρακτηρίσουμε τι το προκάλεσε» κατέληξε.
Διαβάστε εδώ τη σχετική επιστημονική δημοσίευση.
Πηγή: Fox Report
Δεν υπάρχουν σχόλια