رودخانه کلرادو میلیون‌ها سال است که مسیر خود را از میان شمال آریزونا حفر می‌کند، اما آنچه واقعاً مردم را در جای خود میخکوب می‌کند، سنگ‌های گروه تانتو در دیواره‌های خود گرند کنیون است.
از لبه دره می‌توان نوارهایی از رنگ را ردیابی کرد که مانند بارکدهای غول‌پیکر روی هم چیده شده‌اند؛ هر نوار شاهدی خاموش بر اقیانوس‌ها، بیابان‌ها و رودخانه‌هایی است که مدت‌ها پیش ناپدید شده‌اند.
در نزدیکی پایه این توده، گروه تانتو (Tonto Group) متعلق به دوره کامبرین قرار دارد؛ مجموعه‌ای از سنگ‌ها که به دلیل داشتن سرنخ‌هایی از انفجار اشکال جدید حیات که زمین را بیش از نیم میلیارد سال پیش دگرگون کردند، مشهورند.
این سنگ‌ها در مرکز یک مطالعه جدید قرار دارند که ایده‌ای قدیمی در کتاب‌های درسی را درباره چگونگی تشکیل قدیمی‌ترین لایه‌های رسوبی دره بازنگری می‌کند.
این کار، زمان‌بندی‌های دقیق‌تر، سرعتی بیشتر و ترکیبی بسیار پویاتر از محیط‌ها را نشان می‌دهد که زمین‌شناسان برای اولین بار در اواسط قرن بیستم تصور کرده بودند. همچنین این مطالعه نشان می‌دهد که یک چشم‌انداز آشنا هنوز هم چقدر می‌تواند درباره نحوه عملکرد سیاره ما به ما بیاموزد.
گروه تانتو در گرند کنیون
در سال ۱۹۴۵، زمین‌شناس گرند کنیون، ادوین مک‌کی (Edwin McKee)، پیشنهاد کرد که یک افزایش واحد و پیوسته در سطح دریا، خط ساحلی مسطح آمریکای شمالی را به دریایی کم‌عمق تبدیل کرده است.
او شن‌های ساحلی را تصور می‌کرد که به تدریج به گل‌های آب‌های عمیق‌تر و سپس رسوبات کف دریاچه آهکی تبدیل می‌شوند، همگی در یک حرکت طولانی و تقریباً بدون وقفه.
اندازه‌گیری‌های جدید در بیش از ۵۰ نقطه از گرند کنیون، داستانی متفاوت را آشکار می‌کند. به جای یک پیشروی بزرگ، خط ساحلی حداقل پنج بار به صورت جداگانه پیشروی کرده است و ماسه‌سنگ، شیل و سنگ آهک را در توالی‌های فشرده و رفت و برگشتی بر جای گذاشته که تنها در چند میلیون سال روی هم انباشته شده‌اند.
کارول دلر (Carol Dehler)، استاد دانشگاه ایالتی یوتا، اظهار داشت: "گروه تانتو در گرند کنیون گنجینه‌ای از لایه‌های رسوبی و فسیل‌ها را در خود جای داده است که انفجار کامبرین (Cambrian Explosion) حدود ۵۰۰ میلیون سال پیش را روایت می‌کند؛ زمانی که اولین حیوانات با صدف سخت به سرعت تکثیر شدند و سطح دریاها بالا آمد تا قاره‌ها را با حیات دریایی نوظهور فرا گیرد."
نقشه‌برداری تیم او نشان می‌دهد که برخی از توده‌های شنی توسط رودخانه‌ها یا باد ته‌نشین شده‌اند، در حالی که سنگ آهک که مدت‌ها به عنوان رسوب آب‌های عمیق شناخته می‌شد، ممکن است در دشت‌های جزر و مدی و آفتاب‌گیر شکل گرفته باشد.
مدل جدید گروه تانتو
کارل کارلستروم (Karl Karlstrom) از دانشگاه نیومکزیکو گفت: "مدل جدید ما برای ته‌نشینی گروه تانتو بسیار ظریف‌تر است و ترکیبی از محیط‌های دریایی و غیردریایی، شکستگی‌ها یا ناهمواری‌ها (unconformities) زمانی که هیچ رسوبی ته‌نشین نمی‌شده و سرعت تکاملی بسیار سریع‌تر را نشان می‌دهد."
این دیدگاه ظریف از تطبیق بافت‌های سنگی با صف‌بندی فسیل‌ها – به‌ویژه تریلوبیت‌ها (trilobites)، نمادهای آرمادیلو-مانند حیات اولیه جانوری – حاصل می‌شود.
هر موج پیشروی خط ساحلی با جوامع متمایز تریلوبیت‌ها همزمان است و بدین ترتیب، لایه‌ها را به یک تقویم بیولوژیکی و همچنین یک تقویم زمین‌شناختی تبدیل می‌کند.
جیمز هاگادورن (James Hagadorn)، دیرینه‌شناس موزه دنور، افزود: "یافته‌های ما یادآوری می‌کند که علم یک فرآیند است."
با تطبیق بسته‌های سنگی در سراسر گرند کنیون، محققان مجموعه‌ای از رودخانه‌های متغیر، تالاب‌ها، شن‌های شسته‌شده با طوفان و دریاهای کم‌عمق را بازسازی کردند – که به هیچ وجه آن وان حمام یکنواختی نیست که ۸۰ سال پیش تصور می‌شد.
تریلوبیت‌ها و ریتم‌های تکاملی
برای ثبت سرعت تغییر، مارک اشمیتز (Mark Schmitz) و همکارانش، متخصصان زمین‌شناسی، نمونه‌های ماسه‌سنگ را آسیاب کردند تا کریستال‌های زیرکن (zircon crystals) میکروسکوپی را جدا کنند.
اشمیتز گفت: "روش‌های جدید ما برای تاریخ‌گذاری اورانیوم-سرب (U-Pb dating methods) به دقت سن هر لایه در توالی و انتقال بین مناطق زیستی تریلوبیت‌ها (trilobite biozones) را تعیین می‌کند. ما در حال یافتن این هستیم که گونه‌های مختلف تریلوبیت‌ها با سرعتی بسیار بالا، در مقیاس زیر یک میلیون سال، تکثیر شده و سپس منقرض شده‌اند."
این سرعت، دیدگاه‌های قدیمی مبنی بر کندی تکامل کامبرین را به چالش می‌کشد؛ در عوض، به نظر می‌رسد حیات با ریتم بالا و پایین آمدن سطح دریاها، به سرعت حرکت کرده، متوقف شده و دوباره سرعت گرفته است.
لوری کراسی (Laurie Crossey) گفت: "تاریخ‌گذاری سنگ‌های رسوبی دشوار است. اما ته‌نشینی رسوبات و فسیل‌های مدفون در آن باید جوان‌تر از سن جوان‌ترین دانه باشد، بنابراین با داشتن تاریخ‌های متعدد، می‌توانیم سن رسوبات را محدود کنیم."
با ترکیب این محدوده‌ها با شمارش فسیل‌ها، تیم یک جدول زمانی را کنار هم قرار دادند که نشان می‌دهد کل تغییرات جانوری در کمتر از ۸۰۰,۰۰۰ سال – یک چشم بر هم زدن زمین‌شناختی – اتفاق افتاده است.
چرا گروه تانتو اهمیت دارد؟
به طور خلاصه، لایه‌های ۵۰۰ متری (۱۶۴۰ فوت) گروه تانتو سرنخ‌های فوق‌العاده‌ای درباره آب و هوای باستانی زمین در خود جای داده‌اند.
آن‌ها زمانی را آشکار می‌کنند که سطح دریاها به شدت بالا آمد و طوفان‌های گرمسیری – احتمالاً حتی شدیدتر از سخت‌ترین توفان‌های امروزی – در دنیایی بدون گیاهان خشکی‌زی در جریان بودند.
در این دوران بدون یخ و با گرمای شدید، اقیانوس‌ها بخش‌های وسیعی از قاره‌ها را فرا گرفتند و رسوباتی مانند گروه تانتو را ته‌نشین کردند.
این محیط‌های دریایی کم‌عمق و گرم به آغاز جهشی چشمگیر در تنوع جانوری در سراسر سیاره کمک کردند.
این دیدگاه با بالا آمدن آرام دریاهای مدرن و شدت گرفتن طوفان‌ها همخوانی دارد. مدل به‌روز شده گرند کنیون به ما یادآوری می‌کند که خطوط ساحلی می‌توانند به جای افزایش‌های آرام، با جهش‌های سریع و پله‌ای تغییر کنند و زیستگاه‌ها را در مدت کوتاهی دگرگون سازند.
همچنین این مطالعه نشان می‌دهد که چگونه ابزارهای جدید – تاریخ‌گذاری با دقت بالا، مقاطع عرضی کامپیوتری و شکار فسیل به روش قدیمی – می‌توانند به سنگ‌هایی که نسل‌ها مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، جان تازه‌ای ببخشند.
نوارهای رنگی گرند کنیون ممکن است هنوز هم یکدست به نظر برسند. با این حال، درست در زیر سطح آن، داستانی از تغییرات سریع، نوآوری بیولوژیکی و کشمکش بی‌وقفه بین خشکی و دریا نهفته است – داستانی که دانشمندان تازه شروع به خواندن کامل آن کرده‌اند.
مطالعه کامل در مجله GSA Today منتشر شده است.