Volkanlar mı yoksa asteroitler mi? Yapay zeka, dinozorların neslinin tükenmesi olayıyla ilgili tartışmayı sonlandırıyor

Özgür düşünen bilgisayarlar, felaketin nedenlerini belirlemek için fosil kayıtlarına tersine mühendislik uyguladı.

Büyük bir asteroit çarpmasının mı yoksa volkanik aktivitenin mi dinozorların ve diğer birçok canlının neslinin tükenmesine yol açtığı konusunda uzun süredir devam eden tartışmayı ele almak. Sınıflandırmak 66 milyon yıl önce Dartmouth Koleji’ndeki bir ekip, bilim adamlarını tartışmanın dışında tutarak ve bilgisayarların karar vermesine izin vererek yenilikçi bir yaklaşım benimsedi.

Araştırmacılar dergide rapor veriyor Bilimler İnsan müdahalesi olmadan jeolojik ve iklim verileri üzerinde çalışabilen, birbirine bağlı işlemciler tarafından desteklenen yeni bir modelleme yöntemi. Buna yol açan olay ve koşulları belirlemek için fosil kayıtlarını geriye doğru analiz etmek üzere yaklaşık 130 işleyici görevlendirdiler. Kretase dönemi– Paleojen (K–Pg) yok oluşu olayı, ilk insanları doğuran primatlar da dahil olmak üzere memelilerin yükselişinin yolunu açtı.

Tarihi olaylara yeni bir bakış açısı

Araştırmanın ilk yazarı ve Dartmouth Yer Bilimleri Bölümü’nde yüksek lisans öğrencisi olan Alex Cox, “Motivasyonumuzun bir kısmı, bu soruyu önceden belirlenmiş bir hipotez veya önyargı olmadan değerlendirmekti” dedi. “Çoğu model ileri yönde hareket ediyor. Karbon döngüsü modelini diğer yönde çalışacak şekilde uyarladık, istatistikler yoluyla neden bulmaya zorladık ve belirli bir sonuca doğru çalışırken ona yalnızca minimum düzeyde ön bilgi verdik.”

“Sonuçta ne düşündüğümüz ya da önceden ne düşündüğümüz önemli değil; model bize jeolojik kayıtlarda gördüklerimize nasıl ulaştığımızı gösteriyor” dedi.

Model, K-Pg’nin yok oluşundan önceki ve sonraki milyon yıldaki karbondioksit emisyonları, kükürt dioksit üretimi ve biyolojik üretkenliğe ilişkin 300.000’den fazla olası senaryoyu analiz etti. Bir tür aracılığıyla Makine öğrenme Markov zinciri Monte Carlo olarak bilinen – akıllı telefonların bundan sonra ne yazacağınızı tahmin etme yönteminden pek de farklı olmayan – işlemciler, sonuçları karşılaştırmak, gözden geçirmek ve yeniden hesaplamak için bağımsız olarak birlikte çalıştılar; ta ki bu senaryoda saklanan sonuçla eşleşen bir senaryo ortaya çıkana kadar. fosil kayıtları.

Yok oluşun nedenlerini keşfetmek

Fosil kayıtlarındaki jeokimyasal ve organik kalıntılar, binlerce yıl süren felaketin her iki tarafındaki jeolojik dönemlerden adını alan K-Pg yok oluşu sırasında meydana gelen felaket koşullarını açıkça göstermektedir. Güneşi kirleten kükürt, havadaki metaller ve ısıyı hapseden karbondioksitle yüklü dengesiz bir atmosfer, donma koşullarından kavurucu koşullara çılgınca salınırken, besin ağları çökerken dünyanın dört bir yanındaki hayvanlar ve bitkiler büyük ölümlere maruz kalıyor.

Etkisi açık olmakla birlikte yok oluşun nedeni çözülmedi. Olayı volkanik patlamalara bağlayan ilk teoriler, Meksika’da Chicxulub olarak bilinen ve artık yok oluş olayından birincil olarak sorumlu olduğuna inanılan kilometrelerce genişlikteki bir asteroit tarafından yaratılan çarpma kraterinin keşfiyle gölgede kaldı. Bununla birlikte, fosil kanıtları Dünya tarihindeki hiçbir şeye benzemeyen bire-iki darbeyi öne sürdüğü için teoriler birleşmeye başlıyor: Asteroit, Batı Hindistan’daki Deccan Tuzakları’nda halihazırda devasa, son derece şiddetli volkanik patlamalardan muzdarip olan bir gezegenle çarpışmış olabilir.

Ancak bilim insanları hâlâ her bir olayın kitlesel yok oluşa ne kadar katkıda bulunduğunu bilmiyor ve aynı fikirde değil. Bu nedenle, Cox ve Dartmouth’ta yer bilimleri profesörü ve çalışmanın ortak yazarı olan danışmanı Brenhen Keller, “kodun karar vermesine izin verirseniz ne elde edeceğinizi görmeye” karar verdi.

Modelleme sonuçları ve volkanik zorlama

Modelleri, Deccan Tuzaklarından gelen iklimi değiştiren gazların tek başına küresel yok oluşu tetiklemek için yeterli olabileceğini öne sürüyor. Tuzaklar Chicxulub asteroitinden yaklaşık 300.000 yıl önce patladı. Yaklaşık 1 milyon yıllık patlamalar sırasında Deccan Tuzaklarının atmosfere 10,4 trilyon ton karbondioksit ve 9,3 trilyon ton kükürt pompaladığı tahmin ediliyor.

Geçtiğimiz yıl Dünya’daki beş kitlesel yok oluştan dördünü birbirine bağlayan bir araştırma yayınlayan Keller, “Volkanların kitlesel yok oluşlara neden olabileceğini tarihsel olarak biliyorduk, ancak bu, bunların çevresel etkilerine ilişkin kanıtlardan elde edilen uçucu emisyonlara ilişkin ilk bağımsız tahmindir” dedi. Volkanlar.

“Modelimiz, jeolojik kayıtlarda gördüğümüz iklim ve karbon döngüsü bozulmalarını üretmek için ne kadar karbon dioksit ve kükürt dioksite ihtiyaç duyulacağını belirlemek için veriler üzerinde bağımsız olarak ve insan önyargısı olmadan çalıştı. “Modelimiz veriler üzerinde bağımsız olarak ve herhangi bir değişiklik olmadan çalıştı. Deccan volkanizması ile K-Pg yok oluşu arasındaki ilişkiyi belirlemek için insan yanlılığı” dedi ve Deccan volkanizması ile K-Pg yok oluşu arasındaki ilişkiyi incelemek için yoğun bir şekilde çalışan Keller, şöyle devam etti: “Bu miktarların, elde edilen sonuçlarla tutarlı olduğu ortaya çıktı. Deccan tuzaklarından kaynaklanan emisyonlarda da görmeyi bekleriz.”

Asteroit çarpması ve modern bağlam

Model, Chicxulub çarpması sırasında derin okyanustaki organik karbon birikiminde keskin bir düşüş olduğunu ortaya çıkardı; bu çarpma muhtemelen birçok hayvan ve bitki türünün ölümüne neden olan asteroitin sonucuydu. Kayıt, devasa göktaşının kükürt açısından zengin yüzeye çarptığında havaya fırlattığı büyük miktardaki kükürtün (kısa ömürlü bir soğutma maddesi) neden olabileceği aynı zamanda sıcaklıktaki bir düşüşün izlerini içeriyor. gezegenin o bölgesinde.

Asteroit çarpması muhtemelen hem karbondioksit hem de kükürt açığa çıkaracaktır. Ancak model, o dönemde her iki gazın emisyonunda da bir artış olmadığını tespit etti; bu da asteroitin yok oluşa katkısının gaz emisyonlarına bağlı olmadığını öne sürdü.

Sonuç: Metodolojik yenilik ve gelecekteki uygulamalar

Cox, modern bağlamda, 2000’den 2023’e kadar fosil yakıtların yakılmasının, yılda yaklaşık 16 milyar ton karbondioksitin atmosfere pompalanmasıyla sonuçlandığını söyledi. Bu, bilim adamlarının Deccan tuzaklarından beklediği en yüksek yıllık emisyon oranından 100 kat daha fazla. Cox, başlı başına endişe verici olsa da, mevcut karbondioksit emisyonlarının eski yanardağların yaydığı toplam miktara ulaşmasının birkaç bin yıl alacağını söyledi.

“Daha da cesaret verici olan şey, sonuçlarımızın fiziksel olarak makul ölçekte olması; bu, modelin önceden daha güçlü kısıtlamalar olmadan teknik olarak oldukça kontrolden çıkmış olabileceği göz önüne alındığında etkileyici” dedi.

Cox, işlemcilerin bağlanmasının, modelin bu kadar büyük bir veri setini analiz etmesi için gereken süreyi aylar veya yıllardan saatlere indirdiğini söyledi. Onun yöntemi ve iklim veya karbon döngüsü gibi diğer Dünya sistemlerinin modellerini tersine çevirme yöntemi, sonuçları iyi bilinen jeolojik olayları değerlendirmek için kullanılabilir, ancak bu olaylara yol açan faktörleri değerlendirmek için kullanılabilir.

Cox, “Bu tür bir paralel tersine çevirme daha önce Yer bilimi modellerinde hiç yapılmamıştı. Yöntemimiz binlerce işlemciye ölçeklendirilebilir, bu da bize keşfedilecek çok daha geniş bir çözüm alanı sağlar ve insan yanlılığına karşı tamamen dirençlidir” dedi.

Gülerek, “Şimdiye kadar alanımızdaki insanlar sonucumuzdan çok yöntemin yeniliğinden etkilendiler” dedi. “Nedenini değil de etkisini bildiğimiz herhangi bir Dünya sistemi alabora olmaya hazırdır. Çıktıları ne kadar iyi bilirsek, onlara neden olan girdileri o kadar iyi tanımlayabiliriz.”

Referans: “Kretase Sonu sınırı boyunca emisyonların ve ihracat üretkenliğinin Bayesian inversiyonu”, Alexander A. Cox ve C. Brynhen Keller, 28 Eylül 2023, Bilimler.
doi: 10.1126/science.adh3875