Komet ili asteroid koji je pogodio Zemlju jer nije dovoljno brzo otkrivena jedna je od najvećih prirodnih prijetnji čovječanstva i potencijalno bi mogla biti još gora od događaja izumiranja prije 65 milijuna godina. Bez obzira na to jesu li ovi događaji izumiranja periodični ili ne, dugo je bilo sporno. No nova je analiza možda ovo spekulativno područje znanosti konačno ostavila u mirovanju. (NASA / Don Davis)

Nažalost, prognostičari Sudnjeg dana, Zemljina masovna izumiranja nastaju nasumično

Napadaji asteroida i erupcije super-vulkana možda još uvijek imaju uzorke, ali izgleda da su istrebljenja koja smo doživjeli dogodila nasumično.

Kroz povijest života na Zemlji događali su se katastrofalni događaji koji su zbrisali ogroman broj vrsta. Ta masovna izumiranja uklanjaju značajan postotak svih vrsta na Zemlji, čak i preko polovice njih, kada se pojave. Ogromni događaji dogodili su se mnogo puta u prošlosti Zemlje, poput velikog oksidacijskog događaja koji je rezultirao snježnom kuglicom Zemlje, ogromnog utjecaja koji je uništio dinosauruse ili, što je pogubnije od svih, permsko-trijanskog behemota koji je izbrisao 96% mora vrsta, zajedno s 70% kopnenih vrsta.

Sve u svemu, u posljednjih 260 milijuna godina identificirano je osam velikih događaja izumiranja. Mnogi su znanstvenici nagađali da se ovi događaji ne događaju nasumično, ali imaju povremene uzroke: poput kretanja Zemlje Mliječnim putem ili djelovanja geološki usmjerenog. Koliko god ove mogućnosti bile uzbudljive, nema znanstvene motivacije. Ne uočava se periodični učinak, jer znanost pokazuje da se ovi događaji izumiranja događaju nasumično.

Granični sloj krede-paleogena vrlo je različit u sedimentnoj stijeni, ali tanki sloj pepela i njegov elementarni sastav uči nas o izvanzemaljskom podrijetlu udarca koji je uzrokovao masovno izumiranje. (James Van Gundy)

Način na koji odredite kada se događaju masovna izumiranja je uvid u zapise o morskim fosilima. Kada se vrste koje postoje dugo vremena naglo prestanu pojavljivati, imate događaj izumiranja. Ako više od 10% vaših vrsta izumre sve u isto približno vrijeme, imate potencijalno masovno izumiranje. Kako je zapis o fosilima postajao sve cjelovitiji u 20. stoljeću, znanstvenici su počeli misliti da ti događaji možda nisu slučajni, ali mogu se pojaviti u određenom vremenskom intervalu. Ideja o povremenim masovnim izumiranjima postoji otprilike.

Svakih 31 milijun godina ili toliko, Sunce se kreće kroz galaktičku ravninu, prelazeći područje najveće gustoće u smislu galaktičke širine. Može li to biti uzrok masovnih izumiranja Zemlje? (NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (glavna ilustracija galaksije), modificirano od strane Wikimedia Commons korisnika Cmglee)

Konkretno, određena vremena za masovne izumiranja su sljedeća:

  • Prije 11,6 milijuna godina, srednji miocen.
  • Prije 37,8 milijuna godina, srednji kasni eocen.
  • Prije 66 milijuna godina, End Kreda.
  • Prije 93,9 milijuna godina, kenomanski / turonski.
  • Prije 145 milijuna godina, jure / krede.
  • Prije 182,7 milijuna godina, Pliensbachian / Toarcian.
  • Prije 201,3 milijuna godina, trijasni / jurski.
  • Prije 252,2 milijuna godina, End Permian.

Ako ih nacrtate, možda ćete početi razmišljati gledajući očima da ako škljocnete možete vidjeti obrazac periodičnog stila.

Zacrtani, događaji masovnog izumiranja mogu se činiti periodičnim, ali oči nas mogu prevariti. (Raup i Sepkoski, 1984/1986)

Ljudi su dugo nagađali, sve dok je postojala ta ideja, o tome što bi moglo izazvati periodičnost naših izumiranja poput ovog. Ogromni dokazi o džinovskom udarcu prije 65–66 milijuna godina koji je uništio dinosauruse naveli su mnoge da nagađaju da će udarni krater doživjeti značajan pomak dok će Zemlja i Sunčev sustav prolaziti kroz galaktičku ravninu, dok su drugi gledali u krucijalni krug ugljika za objašnjenje. Svakako, planet prolazi kroz geološke cikluse, i nema ništa više cikličkog od naših orbita i revolucija kroz Univerzum.

No, je li to pravi učinak? Ne možemo vjerovati svojim očima, niti svojoj intuiciji. Ono što trebamo učiniti jest testirati to matematički. Gledajući najsuvremenije dostupne podatke, evo što možemo vidjeti.

Postotak vrsta koje su izumrle u raznim vremenskim intervalima. Najveće poznato izumiranje je permijsko-trijasna granica prije oko 250 milijuna godina, čiji je uzrok još uvijek nepoznat. (Wikimedia Commons korisnik Smith609, s podacima Raup & Smith (1982) i Rohde i Muller (2005))

Možemo promatrati glavne događaje izumiranja na Zemlji što je dokazano snimcima fosila. Metoda koju možemo upotrijebiti je da brojimo rodove (jedan korak više generičkih od „vrsta“ u načinu na koji klasificiramo živa bića; za ljudska bića „homo“ u homo sapiensu je naš rod) koji postoje u bilo kojem trenutku. To možemo učiniti unatrag više od 500 milijuna godina, zahvaljujući dokazima pronađenim u sedimentnoj stijeni, koji nam omogućuju da vidimo koliki je postotak postojao, a također izumro u bilo kojem intervalu.

Tada možemo tražiti obrasce u tim događajima izumiranja. Najlakši način da to učinite, kvantitativno, jest izvršiti Fourierovu transformaciju tih ciklusa i vidjeti gdje se pojavljuju (ako igdje) obrasci. Ako bismo vidjeli događaje masovnog izumiranja svakih 100 milijuna godina, na primjer, gdje je svaki put opao velik broj rodova s ​​tim točnim razdobljem, tada bi Fourierova transformacija pokazala ogroman skok u frekvenciji 1 / (100 milijuna godine). Pa da se odmah pozabavimo: što pokazuju podaci o izumiranju?

Mjera biološke raznolikosti i promjene u broju rodova koji postoje u bilo kojem trenutku, radi utvrđivanja najvažnijih događaja izumiranja u posljednjih 500 milijuna godina. (Korisnik Wikimedia Commons Albert Mestre, s podacima Rohdea, R.A. i Mullera, R.A.)

Postoje relativno slabi dokazi za periodičnost, u okviru ove metode, s učestalošću od 140 milijuna godina, i drugi, malo jači dokazi o povećanim događajima u 62 milijuna godina. Periodičnost za koju smo mislili da je njihova ranija, u vremenskim razmacima od 26 milijuna godina, ne pojavljuje se. Zapravo, ako pogledate masovna izumiranja o kojima smo govorili u zadnjih 260 milijuna godina, i usporedite ih sa stopom kratera (vodeća ideja za ono što uzrokuje većinu izumiranja), ustanovit ćete da se ne poklapaju baš dobro uopće.

Grafikon koji pokazuje kako se stopa kratera mijenjala na Zemlji tijekom vremena. Strelice označavaju datume masovnih izumiranja. Zvijezde prije 113 i 168 milijuna godina sumnjiče se, ali nisu potvrđene, za masovna izumiranja kandidata. (Michael Rampino / NYU)

Ako uključite ove manje događaje izumiranja koji se temelje samo na moru, što se događa s analizom? Što pokazuju naše serije Fourier i ima li uboda u bilo kojem intervalu koji ukazuje na periodičnost u masovnim događajima izumiranja? Ili se zaista, stvarno događaju u intervalima koji se ne mogu razlikovati od slučajnih?

U 2013. godini najjači su dokazi iznijeli znanstvenici Fabo Feng i Coryn Bailer-Jones, koji su u potpunosti uzeli raspoložive podatke i pogledali kolika je vjerojatnost periodičnog učinka nasuprot jednoličnom (slučajnom) učinku. Za dostupne podatke, evo što su pronašli.

Omjer vjerojatnosti da će imati periodični učinak nasuprot slučajnom učinku izazvati promatrano izumiranje. Ovi šiljci mogu se dojmiti golim okom, ali pogledajte y-os. Ti su brojevi vrlo, vrlo mali. (Feng, F; Bailer-Jones, C.A. L., ApJ, 768, 152F (2013))

Na prvi pogled možete vidjeti tri učinaka kandidata: dokaz za periodična izumiranja u intervalima od oko 6, 30 i 62 milijuna godina. Ali to nije istina! Periodičnost u 62 milijuna godina najveći je učinak koji vidimo, ali čak i pri tome, s omjerom vjerojatnosti 20: 1, znači da ovdje imamo samo dva sigma efekta u smislu statističke važnosti. To sugerira da je vjerojatnije da ćemo imati masovno izumiranje otprilike 62 milijuna godina prije ili nakon drugog događaja masovnog izumiranja, ali čak su i ti dokazi prilično slabi.

Nadalje, svi događaji koji se događaju s periodičnošću koja je djelić (poput polovine) izvornog intervala poznati su artefakti ove vrste analiza; manje značajna periodičnost ~ 30 milijuna godina vjerojatno će biti crvena haringa. Ako napravimo potpunu Fourierovu analizu, evo što ćemo pronaći.

Ovaj lik prikazuje Fourierovu transformaciju događaja izumiranja u posljednjih 500 milijuna godina. Narančasta strelica, koju je umetnuo E. Siegel, pokazuje gdje bi se uklopila periodika od 26 do 30 milijuna godina. (Rohde, R.A. i Muller, R.A. (2005.). Ciklusi u fosilnoj raznolikosti. Priroda 434: 209–210)

Vremenski raspon koji se najčešće navodi za periodična masovna izumiranja, a to razdoblje od 26–30 milijuna godina za to nema apsolutno nikakvih dokaza. Štoviše, Feng i Bailer-Jones izričito navode sljedeće (moj naglasak):

Otkrivamo da nijedan testirani model - uključujući periodične, kvaziperiodične i orbitalne - ne objašnjava diskretne skupove podataka bolje od Uniformnog modela. Drugim riječima, vremenska raspodjela događaja masovnog izumiranja u skladu je s raspodjelom nasumično u vremenu. Ne treba pribjegavati nečemu egzotičnijem.

Ideja da su masovna izumiranja periodična je zanimljiva i uvjerljiva, ali dokaza za to jednostavno nema. Ideja da Sunčevo prolazak kroz galaktičku ravninu uzrokuje periodične utjecaje također pokazuje sjajnu priču, ali opet, nema dokaza. Uz to, možda postoje neki dokazi da postoji veza između razine ugljičnog dioksida i ciklusa ugljičnog dioksida, ali veza s masovnim izumiranjem jednostavno nije dovoljno jaka.

Ako fizičarima date slučajnu kartu, oni će u njoj pronaći uzorke kad god je to moguće; to je ljudska priroda. Iako se u podacima WMAP-a (gore lijevo) može navesti inicijala Stephena Hawkinga (gore lijevo), statistička analiza pokazuje da su te fluktuacije doista Gaussove i slučajne. (Francisco R. Villatoro / WMAP 7)

Nažalost, ljudska je priroda tražiti obrasce gdje god se stvari događaju, ali u ovom slučaju su dokazi preslabi da bi se na bilo koji način mogli kladiti protiv slučajnosti. Važno je zapamtiti da samo zato što ne vidimo dokaze za povremene događaje ne znači da se oni ne događaju, ali važno je ne juriti za fenomenom za koji nema dokaza koji podržavaju njegovu stvarnost. Udarci asteroida i komete mogu u određenim vremenima povećati vjerojatnost, a može doći do periodičnih učinaka na razinu CO2 i ciklus ugljika, ali niti jedan od dokaza koji ih povezuje s masovnim izumiranjem. Kada su u pitanju katastrofalni događaji za planet i vrste koje ga obitavaju, nasumičnost je dobra koliko i ona.

Starts With A Bang je sada na Forbesu, a objavljen je na Mediumu zahvaljujući našim pristalicama Patreona. Ethan je autor dvije knjige, Beyond The Galaxy i Treknology: The Science of Star Trek od Tricorders do Warp Drive-a.