Astronomical calibration of the Jurassic–Cretaceous transition links cooling, calcification events, and Boreal–Tethyan carbon-cycle decoupling

गहन समय (डीप टाइम) एक विशाल, अक्सर धुंधला परिदृश्य है। भूवैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि पृथ्वी का इतिहास चट्टानों की परतों में लिखा गया है, जहाँ प्रत्येक परत समय के एक अंश का प्रतिनिधित्व करती है। इस इतिहास को सटीक रूप से पढ़ने के लिए, वैज्ञानिकों को एक सटीक कैलेंडर की आवश्यकता होती है, जो उन्हें बता सके कि एक विशिष्ट परत वास्तव में कब जमा हुई थी। हाल के कुछ मिलियन वर्षों के लिए, यह कैलेंडर पृथ्वी के अक्ष के अनुमानित डगमगाहट और सूर्य के चारों ओर इसकी कक्षा पर आधारित है, जो तलछट में लयबद्ध पैटर्न छोड़ते हैं। हालाँकि, जैसे-जैसे हम और पीछे की ओर देखते हैं, डायनासोरों के युग में, इस कैलेंडर को पढ़ना कठिन हो जाता है। जुरासिक और क्रिटेशियस काल के बीच का संक्रमण, लगभग 145 मिलियन वर्ष पूर्व, पृथ्वी के इतिहास के सबसे भ्रमित करने वाले अध्यायों में से एक रहा है। यह जलवायु, महासागरीय रसायन विज्ञान और जीवन में बड़े बदलावों का समय है, लेकिन एक विश्वसनीय समयरेखा के बिना, वैज्ञानिक यह समझने के लिए संघर्ष करते रहे हैं कि ये घटनाएँ आपस में कैसे जुड़ी थीं या वे कितनी तेज़ी से हुईं। क्या ग्रह का ठंडा होना एक धीमी गति थी या अचानक गिरावट? क्या महासागरों में परिवर्तन जलवायु के बदलने से पहले हुआ या बाद में? एक स्पष्ट अनुक्रम के बिना, कहानी खंडित बनी रहती है।

इस पहेली को सुलझाने के लिए, शोधकर्ताओं की एक टीम ने मध्य सऊदी अरब में चट्टान के एक विशिष्ट हिस्से की ओर अपना ध्यान केंद्रित किया। उन्होंने एक गहरा कोर ड्रिल किया, जिससे प्राचीन चूना पत्थर का एक निरंतर बेलनाकार हिस्सा निकाला गया, जो डायनासोरों के समय के दौरान एक उथले समुद्र के तल पर बना था। यह चट्टान रिकॉर्ड, जिसे सुलाई फॉर्मेशन (Sulaiy Formation) के रूप में जाना जाता है, उल्लेखनीय रूप से पूर्ण है, जो देर से जुरासिक से लेकर प्रारंभिक क्रिटेशियस तक की परतों का एक लंबा, अटूट क्रम संरक्षित करता है। वैज्ञानिकों ने महसूस किया कि इस चट्टान में एक छिपा हुआ घड़ी मौजूद है। जिस तरह पेड़ के छल्ले मौसमों को रिकॉर्ड करते हैं, उसी तरह इस प्राचीन समुद्र तल की परतों ने पृथ्वी की कक्षा के लयबद्ध स्पंदनों को रिकॉर्ड किया। इन कक्षीय चक्रों की गणना करके, वे एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाली समयरेखा बना सकते थे जो अंततः उन्हें चट्टानों को सटीकता से डेट करने और उन घटनाओं के क्रम को देखने की अनुमति देती जो हमारे ग्रह को आकार दे रही थीं।

शोधकर्ताओं ने चट्टान के भीतर फंसे सूक्ष्म जीवाश्मों का परीक्षण करके शुरुआत की। ये नन्हे, एककोशिकीय जीव थे जिन्हें कैल्केरियस नैनोफॉसिल्स (calcareous nannofossils) कहा जाता है, जो प्राचीन महासागरों में तैरते रहते थे। जैसे-जैसे जलवायु और महासागरीय रसायन विज्ञान बदलता गया, इन जीवाश्मों के प्रकार भी बदलते गए। टीम को एक स्पष्ट संक्रमण मिला: निचली परतें पुराने, जुरासिक-शैली के जीवाश्मों से प्रधान थीं, जबकि ऊपरी परतें नए, भारी कवच वाले क्रिटेशियस प्रकारों से भरी हुई थीं। इस बदलाव ने महासागर के सूक्ष्म जीवन के एक प्रमुख पुनर्गठन को चिह्नित किया। लेकिन इस परिवर्तन के समय को समझने के लिए, उन्हें केवल जीवाश्मों से अधिक की आवश्यकता थी। उन्होंने चट्टान के रासायनिक पदचिह्नों को मापा, विशेष रूप से कार्बन और ऑक्सीजन आइसोटोप के अनुपात को। ये अनुपात एक थर्मामीटर और वैश्विक कार्बन चक्र के गेज के रूप में कार्य करते हैं, जो यह प्रकट करते हैं कि महासागर कब ठंडे हुए और वायुमंडल में कार्बन का संतुलन कैसे बदल रहा था। उन्होंने स्ट्रोंटियम आइसोटोप्स को भी देखा, जो यह बताते हैं कि महाद्वीपों पर कितनी चट्टानों का अपक्षय हुआ और वे समुद्र में कितनी बहीं।

इन रासायनिक और जैविक सुरागों के साथ, टीम ने स्वयं चट्टान की लय की ओर रुख किया। उन्होंने कोर के गामा-रे सिग्नल का विश्लेषण किया, जो तलछट की प्राकृतिक रेडियोधर्मिता का पता लगाने वाला एक माप है। इस सिग्नल ने मोटी और पतली परतों के एक दोहराव वाले पैटर्न को प्रकट किया, जैसे कि कोई संगीत स्कोर हो। शोधकर्ताओं ने एक प्रमुख लय की पहचान की जो चट्टान के हर कुछ मीटर पर दोहराई जाती थी। पृथ्वी की कक्षा के ज्ञात चक्रों के साथ इस लय की तुलना करके, उन्हें एहसास हुआ कि उन्होंने पृथ्वी की कक्षा की उत्केंद्रता (eccentricity) के 405,000-वर्षीय चक्र को खोज लिया है। यह पृथ्वी की कक्षा के आकार में एक दीर्घकालिक डगमगाहट है, एक स्थिर मेट्रोनोम जो करोड़ों वर्षों से टिक-टिक कर रहा है। कोर के निचले हिस्से से ऊपरी हिस्से तक इन 405,000-वर्षीय चक्रों की गणना करके, टीम एक सटीक समयरेखा बनाने में सक्षम हुई। उन्होंने पाया कि चट्टान का क्रम लगभग 12 मिलियन वर्षों तक फैला हुआ था, जो देर से जुरासिक और प्रारंभिक क्रिटेशियस को कवर करता है।

इस नई समयरेखा ने उन्हें दोनों भूवैज्ञानिक अवधियों के बीच की सीमा को सटीक रूप से निर्धारित करने की अनुमति दी। उन्होंने जुरासिक-क्रिटेशियस सीमा को लगभग 143.1 मिलियन वर्ष पूर्व स्थापित किया। यह तिथि एक लंबे समय से चल रहे विवाद को सुलझाने में मदद करती है, क्योंकि पिछले अनुमान काफी भिन्न रहे थे। अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि इस समयरेखा ने उस महत्वपूर्ण अंतराल के दौरान होने वाली घटनाओं के क्रम को प्रकट किया। डेटा ने दिखाया कि शीतलन की एक अवधि, जहाँ वैश्विक तापमान गिर गया और ध्रुवों पर बर्फ की चादरें संभवतः फैल गईं, लगभग 146 और 140 मिलियन वर्ष पूर्व के बीच हुई। यह शीतलन चरण एक अजीब और शक्तिशाली संकेत के साथ मेल खाता था: पृथ्वी के अक्षीय झुकाव, या ऑब्लिक्विटी (obliquity) का बढ़ा हुआ प्रभाव। जबकि इस झुकाव का उच्च-अक्षांश जलवायुओं पर सबसे मजबूत प्रभाव पड़ता है, शोधकर्ताओं ने सऊदी अरब की उष्णकटिबंधीय चट्टानों में इसका हस्ताक्षर स्पष्ट रूप से दर्ज पाया। यह सुझाव देता है कि शीतलन इतना तीव्र था कि इसने झुकाव के प्रभाव को बढ़ा दिया, जिससे ध्रुवों से भूमध्य रेखा तक जलवायु संकेत भेजे गए।

अध्ययन ने समुद्री जीवन के इतिहास की दो प्रमुख घटनाओं को भी स्पष्ट किया, जिन्हें नैनोफॉसिल कैल्सीफिकेशन इवेंट्स (nannofossil calcification events) के रूप में जाना जाता है। ये वे क्षण थे जब सूक्ष्म समुद्री जीवों ने अचानक बहुत मोटे, भारी कवच बनाना शुरू कर दिया था, जिससे महासागरों में कार्बोनेट चट्टान के उत्पादन में भारी वृद्धि हुई थी। शोधकर्ताओं ने पाया कि ये घटनाएँ एक साथ नहीं हुईं। पहली घटना, जिसमें जीवों का एक विशिष्ट समूह शामिल था, शीतलन के समय हुई, जिसके बाद दूसरी घटना हुई जहाँ भारी कवच वाले जीवाश्मों के एक अलग समूह ने वर्चस्व स्थापित किया। महत्वपूर्ण रूप से, समयरेखा ने दिखाया कि ये जैविक विस्फोट शीतलन जलवायु और कार्बन चक्र के विशिष्ट बदलावों के साथ तालमेल में हुए थे, न कि यादृच्छिक या अलग-थलग घटनाओं के रूप में। डेटा ने यह भी खुलासा किया कि कार्बन चक्र हर जगह एक जैसा व्यवहार नहीं करता था। जबकि उष्णकटिबंधीय महासागरों में कार्बन के स्तर में निरंतर, क्रमिक गिरावट देखी गई, ठंडे उत्तरी महासागरों में बहुत अधिक उतार-चढ़ाव देखे गए। यह "डिकपलिंग" (विघटन) बताता है कि उत्तरी और दक्षिणी महासागर एक ही वैश्विक परिवर्तनों के प्रति अलग-अलग प्रतिक्रिया दे रहे थे, जो संभवतः इस बात पर निर्भर था कि महासागरों का जुड़ाव कैसा था और कार्बन का अवसादन (बबरी) कैसे हुआ।

जीवाश्म रिकॉर्ड, रासायनिक हस्ताक्षरों और कक्षीय घड़ी को एकीकृत करके, शोधकर्ताओं ने इस महत्वपूर्ण युग को समझने के लिए एक मजबूत ढांचा तैयार किया है। उन्होंने दिखाया है कि जुरासिक से क्रिटेशियस का संक्रमण घटनाओं का कोई अराजक मिश्रण नहीं था, बल्कि पृथ्वी की कक्षा द्वारा संचालित एक बारीकी से कोरियोग्राफ किया गया क्रम था। शीतलन जलवायु, बर्फ का विस्तार, महासागरीय रसायन विज्ञान में परिवर्तन और समुद्री जीवन का विकास, सब कुछ एक विशिष्ट, सुपरिभाषित समय सीमा के भीतर हुआ। यह नई कालानुक्रमिक पद्धति केवल एक तिथि प्रदान नहीं करती है; यह एक कहानी प्रदान करती है। यह हमें बताती है कि पृथ्वी की जलवायु प्रणाली कक्षीय बल (orbital forcing) के प्रति संवेदनशील है, जो छोटे परिवर्तनों को वैश्विक बदलावों में बदलने में सक्षम है जो महासागरों और उनके भीतर के जीवन को नया आकार देते हैं। यह कार्य पुष्टि करता है कि 405,000-वर्षीय चक्र गहन समय (डीप टाइम) को पढ़ने के लिए एक विश्वसनीय उपकरण है, जो पृथ्वी के इतिहास के अन्य महत्वपूर्ण क्षणों को समझने के लिए एक स्पष्ट मार्ग प्रदान करता है जहाँ अतीत को समझना कठिन रहा है।