Tutti sanno che un attacco di asteroidi ha spazzato via i dinosauri, giusto? Molte prove dimostrano che l'evento di impatto di Chicxulub ha avuto conseguenze terribili per i dinosauri. Ma l'immagine è un po 'più complicata di così. L'attività vulcanica estrema potrebbe aver contribuito all'estinzione.
Alla fine del periodo Cretaceo, circa 66 milioni di anni fa, i dinosauri si estinsero. E non solo i dinosauri; circa il 75% di tutte le piante e gli animali si è estinto. I dinosauri aviari sono sopravvissuti.
Allo stesso tempo, un massiccio asteroide o una cometa si schiantò contro la penisola dello Yucatan, nell'attuale Messico. Chiamato evento di impatto Chicxulub, ha offuscato l'atmosfera con vapore acqueo e con polvere particolarmente duratura, a causa della struttura e del tipo di roccia nel sito di impatto.
È stato facile concludere che Chicxulub ha causato l'estinzione. Ci sono molte prove oltre al sito di impatto stesso.
Prima di tutto, l'estinzione stessa è chiamata estinzione cretaceo-paleogene (estinzione K-Pg), poiché ha segnato la fine dell'era cretacea e l'inizio del periodo paleogene. (Viene anche chiamata estinzione cretaceo-terziaria (estinzione K-T).
La documentazione geologica contiene uno strato di sedimenti di 66 milioni di anni fa chiamato confine K-Pg. Il confine K-Pg è presente nelle rocce marine e terrestri di tutto il mondo. Contiene molto metallo iridio, che è raro sulla Terra, ma abbondante negli asteroidi. La conclusione è che l'impatto di Chicxulub ha diffuso l'iridio nell'atmosfera a livello globale ed è ora conservato nella geologia della Terra, una specie di pistola fumante per l'evento di impatto.
Ma ci sono prove crescenti che le eruzioni vulcaniche hanno contribuito all'estinzione di massa 66 milioni di anni fa e che le prove provengono da una formazione rocciosa chiamata Deccan Traps. Un nuovo studio rafforza il legame tra l'estinzione K-Pg e l'attività vulcanica che ha causato le trappole del deccan.
Le trappole di Deccan sono una regione in India conosciuta come una grande provincia ignea. È una delle più grandi caratteristiche vulcaniche sulla Terra. Le trappole sono strati multipli di lava basaltica e tutte insieme hanno uno spessore di oltre 2 km (1,2 miglia). Le trappole Deccan coprono un'area di 500.000 km. sq. (200.000 mi. sq.), sebbene un tempo coprissero fino a 1,5 milioni di kmq. (600.000 miglia quadrate) Il volume della lava è di 1 milione di km cubi (200.000 miglia cubiche).
Il nome "Trappole" deriva dalla parola svedese "trappa" che significa scale. Si riferisce alla struttura a gradini nel paesaggio della regione.
C'è di più in queste trappole oltre al rock. La quantità di attività vulcanica richiesta per creare le trappole Deccan avrebbe inquinato l'atmosfera con gas velenosi. Ora due geoscienziati dell'Università di Princeton hanno tracciato un legame più forte tra le Deccan Traps e la K-Pg Extinction con la prima cronologia ad alta risoluzione per le eruzioni che hanno creato le Deccan Traps in India. La loro ricerca appare nel numero di Science del 22 febbraio.
I due scienziati sono Blair Schoene e Gerta Keller, entrambi dell'Università di Princeton. Hanno guidato un team internazionale per questo studio, che ha cercato di datare i diversi strati delle trappole di Deccan più precisamente che mai.
"Tutti hanno sentito che i dinosauri sono morti a causa di un asteroide che ha colpito la Terra", ha affermato Schoene, professore associato di geoscienze. "Ciò che molte persone non capiscono è che ci sono state molte altre estinzioni di massa negli ultimi 500 milioni di anni, e molte di esse coincidono con grandi effluvi vulcanici" dai massicci vulcani noti come basalti alluvionali o grandi province ignee.
Questa non è la prima volta che le trappole sono state implicate nell'estinzione di K-Pg. Ma la precisione in questo nuovo studio porta il punto a casa.
Lo sforzo di datare formazioni geologiche si chiama geocronologia. La geocronologia usa tratti intrinsechi delle rocce stesse per trovare la loro età, di solito facendo affidamento su rapporti isotopici e decadimento radioattivo per farlo.
La tecnica di geocronologia più famosa, di solito chiamata datazione al carbonio, utilizza il tasso di decadimento del carbonio radioattivo-14 per trovare l'età dei fossili. Ma la datazione al carbonio funziona solo per i tessuti viventi che hanno qualche migliaio di anni, il che lo rende utile per l'archeologia ma non per il basalto di 66 milioni di anni.
Per le rocce intorno al periodo dell'estinzione di massa, i geoscienziati hanno alcune scelte di materiali naturalmente radioattivi. La geocronologia a base di uranio produce età molto precise, ma i minerali contenenti uranio raramente si verificano nel basalto, la roccia che costituisce i massicci flussi di lava delle trappole di Deccan. Lo zircone con uranio è un altro metodo per datare la roccia antica, ma si trova più spesso nelle eruzioni esplosive dei vulcani del Monte Sant'Elena, che hanno una chimica più ricca di silice.
Tenendo presenti queste restrizioni sugli appuntamenti, il team di scienziati è stato cauto nel prevedere il successo. Non avevano mai previsto che il loro primo viaggio nelle trappole di Deccan avrebbe prodotto i risultati ottenuti.
"Non credo che nessuno di noi abbia anticipato che il nostro primo viaggio nelle trappole di Deccan avrebbe portato al tipo di set di dati che siamo stati in grado di produrre", ha dichiarato Mike Eddy della classe 2011, ora un ricercatore post-dottorato di ricerca in geoscienze e un coautore del Scienza carta.
Ma sono stati fortunati.
Nei loro primi giorni alle trappole di Deccan, gli scienziati hanno raccolto campioni di quelli che sono chiamati basalti a grana grossa. Il basalto è il tipo più comune di roccia vulcanica sulla Terra. Stavano cercando campioni contenenti minerali contenenti uranio, perché il decadimento radioattivo dell'uranio è un metodo di riferimento della geocronologia. All'inizio non ne trovarono nessuno, poiché tali rocce sono rare in formazioni come le trappole di Deccan e più comuni nelle ceneri vulcaniche.
Ma dopo alcuni giorni, hanno trovato il tipo di rocce ricche di silice che stavano cercando.
"Durante la nostra prima settimana in India, abbiamo trovato un letto di ceneri ad alto contenuto di silice tra due flussi di basalto e ha fatto girare le nostre marce", ha detto Eddy. I ricercatori sapevano che la cenere vulcanica ricca di silice poteva facilmente contenere i minuscoli cristalli di zircone che preservano l'uranio radioattivo. "La vera svolta è arrivata un giorno o due dopo, quando Blair ha capito che anche i suoli fossili avrebbero potuto raccogliere questo tipo di cenere in piccole quantità", ha detto Eddy.
Quindi il team ha cambiato il focus. Invece, hanno cercato i depositi di cenere tra i flussi di basalto, cercando l'uranio radioattivo all'interno dello zircone, contenuto nella cenere. L'uranio rende lo zircone, e quindi gli strati di cenere, facili da datare. Datando gli strati di cenere sopra e sotto un flusso di lava, potrebbero datare più accuratamente la lava stessa e la data dell'eruzione.
Il team ha trascorso tre stagioni sul campo nella provincia di Deccan e ha inviato campioni da 141 siti al laboratorio di Princeton. 24 dei campioni contenevano ciò di cui il team aveva bisogno: cristalli di zircon contenenti uranio. L'analisi dei campioni ha mostrato che le trappole Deccan sono state create da quattro distinti impulsi di eruzione. E ciascuno di questi impulsi compiva il destino per i dinosauri e per la maggior parte delle altre forme di vita sulla Terra in quel momento.
Ogni volta che esplode un vulcano, cambia l'atmosfera. Enormi quantità di zolfo e anidride carbonica vengono emesse nell'atmosfera dal loro sequestro a lungo termine all'interno delle rocce. Lo zolfo ha un effetto di raffreddamento a breve termine sull'atmosfera, mentre l'anidride carbonica ha un effetto di riscaldamento a lungo termine. I due combinati possono portare a oscillazioni climatiche selvagge.
"Questi possono portare a oscillazioni climatiche tra periodi caldi e freddi che rendono molto difficile la vita sulla Terra", ha affermato Schoene. Ma per sapere più chiaramente come queste eruzioni avrebbero avuto effetti sulla vita sulla Terra, dovevano ottenere i tempi giusti. Una quantità di massa di CO2 avrà un effetto molto diverso se iniettata nell'atmosfera in cento anni rispetto a se occorresse un milione di anni per essere iniettata.
Dei quattro impulsi di eruzione identificati dagli scienziati, due di essi hanno avuto luogo prima delle estinzioni di massa. Il secondo di questi due iniziò solo decine di migliaia di anni prima dell'impatto di Chicxulub, che è quasi nello stesso istante in termini geologici. "I primi due impulsi ... corrispondono a un periodo di tempo in cui il clima ha nuovamente oscillato da freddo a caldo a freddo, e molti scienziati ritengono che ciò abbia indicato un'interruzione iniziale del clima che potrebbe aver contribuito all'evento di estinzione di massa", ha affermato Schoene. "I nostri dati mostrano che forse il secondo impulso avrebbe potuto svolgere un ruolo importante nell'estinzione stessa perché è successo proprio prima di esso."
"Il vulcanismo deccanico è la causa più probabile dell'estinzione di massa dei dinosauri", ha affermato Gerta Keller. "L'impatto di Chicxulub potrebbe aver contribuito alla loro scomparsa, anche se i tempi e gli effetti ambientali di questo impatto rimangono ancora da determinare."
Un altro recente studio pubblicato nello stesso numero di Science ha usato un metodo diverso per datare le trappole Deccan e ha trovato date diverse. Questo studio ha concluso che non c'erano quattro distinti impulsi vulcanici identificati dallo studio Princeton e che oltre il 90% del volume di Deccan Traps è esploso in meno di 1 milione di anni. Ha inoltre concluso che circa il 75% di esso è avvenuto dopo l'estinzione del K-Pg e che il cambiamento climatico alla fine del Cretaceo ha coinciso con le più piccole fasi di eruzioni nelle trappole di Deccan. In tal caso, il vulcanismo della trappola di Deccan non avrebbe potuto causare l'estinzione.
Altri scienziati, consapevoli della natura dell'impatto rispetto al dibattito sul vulcano di cui fa parte questo studio, sono più avveduti nelle loro conclusioni.
"In generale, penso che questo documento sia significativo e interessante", ha affermato Pincelli Hull, un assistente professore di geologia e geofisica a Yale che non è stato coinvolto in questa ricerca e che ha discusso contro il ruolo del vulcano nell'estinzione di massa. "Il documento rappresenta un enorme passo avanti nella tempistica delle eruzioni di [Deccan Traps], ma come ciò si riferisca al tempismo del degassamento è ancora una questione importante che deve essere risolta per capire esattamente quali fossero i ruoli rilevanti del vulcanismo e dell'impatto".
È raro che uno studio in una lunga serie di studi metta a dura prova un dibattito scientifico, e questo non è diverso. La scienza avanza man mano che gli scienziati migliorano nel misurare le cose e nel pensarci. Questa non sarà la fine del dibattito.
Può darsi che ci sia voluto un pugno di due per causare l'estinzione di K-Pg. I dinosauri potrebbero essere stati abbattuti dall'impatto di Chicxulub e sulla via del ritorno, poi abbattuti per sempre dai vulcani. Oppure potrebbe essere persino più complesso di così.
Uno studio del 2016 mostra che le specie di dinosauri si stavano già estinguendo milioni di anni prima dell'estinzione del K-Pg e che le nuove specie non sembravano sostituirle. Allo stesso tempo, le specie di mammiferi stavano diventando più varie e forse meglio posizionate per adattarsi ai cambiamenti causati dall'attività vulcanica e dall'impatto di Chicxulub. Forse evolutivamente, i dinosauri avevano seguito il loro corso e l'impatto e i vulcani erano solo il punto esclamativo.
E forse non lo sapremo mai con certezza.
Fonti:
- Comunicato stampa: i vulcani hanno ucciso i dinosauri? Nuove prove indicano "forse.
- Documento di ricerca: vincoli U-Pb sull'eruzione pulsata delle trappole di Deccan attraverso l'estinzione di massa dell'estremità cretacea
- Research Paper: Il tempo eruttivo del vulcanismo deccaniano in relazione al confine cretaceo-paleogene
- Documento di ricerca: i dinosauri sono in declino decine di milioni di anni prima della loro estinzione definitiva
