Asteroide o vulcanismo per la fine dei dinosauri?
Premessa: tratto da qui
Sulle alture vicine a Gubbio. nella famosa sezione del Bottaccione e documentato
nell'immagine, c'è un livello nerastro, ben riconoscibile in mezzo
all'affioramento perchè è stato abbondantemente scavato. Il suo colore è dovuto
alla forte presenza di materiale organico, denotante una moria di forme di vita
in acque poco ossigenate. Il livello è caratterizzato da una anomala
concentrazione di Iridio, un elemento particolarmente diffuso nelle meteoriti.
Dopo quello di Gubbio. anche in altre parti della Terra sono stati trovati
sedimenti coevi contenenti iridio e sferule vetrose.
Questo strato è particolarmente importante, perchè è contemporaneo alla ultima
grande estinzione di massa, quella in cui scomparvero molte forme di vita,
compresi i dinosauri, e meglio nota come “Evento K/T”. E' convinzione comune che
tutto questo sia stato provocato dalla caduta sulla terra di un meteorite, che
avrebbe provocato un forte raffreddamento dell'atmosfera: furono Luis Alvarez e
suo figlio Walter, negli anni '70, a notare la contemporaneità fra l'evento K/T
e l'enorme cratere da impatto di Chicxulub, che è ancora ben visibile 65 milioni
di anni dopo, in Messico (la penisola dello Yucatan segue nella radice
occidentale uno dei suoi bordi).
Nelle rocce di Gubbio, su cui ho svolto una piccola esercitazione quando ero
studente universitario, c'è una cosa che mi ha sempre lasciato molto perplesso:
un livello simile, però anteriore di circa una ventina di milioni di anni, detto
“livello Bonarelli”, che finora non è ancora stato collegato ad un cratere da
impatto. Di per se la cosa non può stupire: è statisticamente più probabile che
un meteorite sia caduto in pieno oceano che sulla terraferma, semplicemente
perchè gli oceani si estendono molto di più dei continenti. Di crosta oceanica
dell'epoca non è rimasta tanta (la maggior parte è già stata subdotta lungo le
fosse oceaniche) e quindi le tracce di tale evento potrebbero solo essere
rintracciate in qualche sedimento dell'epoca.
Mi ero sempre lambiccato il cervello per capire se il fenomeno che aveva portato
alla formazione del livello Bonarelli fosse una cosa locale oppure più estesa e
se ci fosse un collegamento nel meccanismo di formazione di questi due strati.
Sulla rivista “Le Scienze”, una ventina di ani fa uscì un confronto fra i
sostenitori dell'idea che l'evento K/T fosse causato dalla caduta dell'asteroide
di Chicxulub e altri che invece ne ritenevano responsabili una serie di
imponenti eruzioni vulcaniche avvenute in India, i cosiddetti “Trappi del Deccan”.
All'epoca non esisteva Internet, pertanto le notizie arrivavano con il
contagocce: rimasi stupito che ci fosse un'idea alternativa a quella degli
Alvarez.
I “trappi” si formano grazie a una massiccia serie di eruzioni vulcaniche che,
in poco tempo, producono migliaia di kilometri cubi di lave basaltiche. Le
eruzioni di questo tipo sono molto rare e devono la loro esistenza a un
pennacchio di roccia fusa che si forma nel mantello terrestre e che sale
bruscamente.
Nel Deccan hanno uno spessore superiore ai 2.000 metri e una
estensione di oltre 500.000 kilometri quadrati (tanto per confronto; l'Italia ha
una superficie di appena 300.000 kilometri quadrati!). Immaginatevi le enormi
quantità di gas immesse nell'atmosfera da queste eruzioni: secondo i
ricercatori, è possibile che abbiano rilasciato ogni anno un quantitativo di
zolfo dieci volte superiore a quello oggi emesso da tutte le attività umane, per
non parlare della CO2. Gli effetti sul clima e sulla quantità di ossigeno
contenuta nell'aria avrebbero portato alla morte una buona parte delle forme
viventi.
Quello che mi convinse di questa ricerca fu la contemporaneità fra altri
fenomeni del genere e le precedenti estinzioni di massa che ci sono state sulla
Terra: l'evento K/T non è l'unico momento in cui si sono estinte
contemporaneamente una grande quantità di specie animali e vegetali.
Dall'inizio
del Cambriano ad oggi si contano almeno 5 episodi del genere e non stupisce, in
una cronologia geologica determinata soprattutto dai fossili, che ad ogni
estinzione corrisponda un cambio di periodo (per esempio fine dell'Ordoviciano o
del Triassico) se non addirittura di era (con l'estinzione della fine del
Permiano si conclude l'era paleozoica e con il K/T si conclude quella
mesozoica).
L'unica incertezze era la datazione di queste eruzioni, che aveva una forbice di
parecchi milioni di anni. A causa delle coincidenze temporali fra eruzioni di
trappi ed altre estinzioni di massa, si diffuse l'idea che le altre estinzioni
potevano essere state causate da intensi fenomeni vulcanici, ma che per il K/T
le cose fossero andate diversamente e l'ipotesi del meteorite ha continuato ad
essere sempre largamente maggioritaria nella comunità scientifica. In Italia
trasmissioni ben fatte da persone che si documentano bene di cosa parlano come
Superquark ne hanno sempre parlato come di una certezza.
Adesso i trappi del Deccan sono stati datati con precisione e, incrociando i
dati radiometrici con quelli stratigrafici e paleomagnetici, si è visto che la
durata del fenomeno è stata molto breve, meno di un milione di anni in cui si è
depositata questa sterminata massa di lava e sono stati emessi tutti quei gas.
Inoltre, una equipe della Princeton University, diretta dalla paleontologa
Gertha Keller, lavorando in Texas sui depositi dello tsunami associato alla
caduta, ha dedotto che il meteorite di Chicxulub sarebbe caduto almeno 300.000
anni prima del K/T. Queste prove scagionerebbero il meteorite e assegnerebbero
ai trappi la patente di killer.
Restavano da spiegare l'anomalia dell'iridio e la presenza di sferule e la
soluzione è arrivata: le lave del Deccan presentano alti valori di questo
elemento, come anche quelle del Piton de la Furnace, un vulcano nell'Oceano
Indiano posto dove ora la zolla indiana sta passando sopra al punto del mantello
terrestre in cui è situato il pennacchio caldo che 65 milioni di anni fa dette
origine ai trappi (all'epoca la crosta dell'India passava proprio sopra quel
punto). Alti valori di iridio sono stati misurati pure nelle lave del Kilauea,
nelle Hawaii, il cui vulcanismo ha un meccanismo di formazione simile a quello
dei Trappi.
In questi giorni è uscita una ricerca che ascrive anche il “livello Bonarelli”
ad attività vulcanica. Due geologi canadesi dell'Università dell'Alberta, Steven
Turgeon e Robert Creaser hanno trovato nel Bonarelli ed in altri livelli coevi
nel mondo forti anomalie positive dell'Iridio e dell'Osmio, e hanno ipotizzato
che alla base del fenomeno ci siano state delle massicce eruzioni vulcaniche
sottomarine a cui seguì l'estinzione di molte specie (una “piccola estinzione di
massa”).
Queste eruzioni avrebbero provocato un aumento di nutrienti in mare per
cui ci sarebbe stata una esplosione del fitoplancton che a sua volta ha
consentito una esplosione della fauna tale da consumare tutto l'ossigeno delle
acque. Morendo in massa, queste creature sono finita in fondo al mare senza
decomporsi. La anossia consentì il deposito di questi sedimenti scuri perchè
piene di materia organica come il K/T.
Da notare che Turgeon e Creaser sono schierati con l'ipotesi del meteorite,
precisando che “questi sedimenti e questa piccola estinzione di massa sono state
provocate da eruzioni vulcaniche a differenza dell'evento K/T e di altre grandi
estinzioni di massa, alle quali ha sicuramente concorso un impatto meteoritico”.
A me sembra difficile che il livello “Bonarelli” e quello corrispondente al K/T
possano aver avuto una origine diversa e quindi l'idea dei due ricercatori
canadesi suona mi suona come conferma dell'idea dei Trappi come killer dei
dinosauri. Ed in effetti è aumentato il numero degli studiosi che propende per
questa ipotesi.
Aggiungo – è notizia di pochi giorni fa – che i trappi della Siberia, simili a
quelli del Deccan, sono esattamente coevi con l'estinzione di massa della fine
del Permiano.
Resta da capire quanto all'estinzione di massa della fine del Cretaceo abbiano
concorso i gas per avvelenare l'atmosfera e quanto sia stata determinante
l'alterazione del chimismo delle acque che ha favorito la crescita del
fitoplancton.
Le grandi estinzioni di massa: dopo il killer trovata anche l'arma del delitto?
Premessa: tratto da qui
L'idea che all'origine della fine dei dinosauri ci sia la caduta dell'asteroide
nello Yucatan e non le eruzioni dei Trappi del Deccan diventa sempre più debole
se si confronta quello che è successo alla fine del Cretaceo con gli eventi
della fine del Permiano e della fine del Triassico. E' noto - e ne ho parlato
recentemente - che alla fine del Cretaceo si sono messi improvvisamente in posto
gli espandimenti basaltici dei Trappi del Deccan.
Prima di questo evento ci sono state altre due estinzioni di massa principali in
precisa corrispondenza con attività vulcanica simile: quella della fine del
Permiano, esattamente contemporanea alle eruzioni dei Trappi della Siberia e
l'estinzione della fine del Triassico che corrisponde temporalmente ai basalti
della provincia magmatica dell'Atlantico Centrale. Quella della fine del
Permiano è stata la più terribile delle estinzioni di massa: scomparvero il 96%
delle specie marine ed il 70% dei vertebrati terrestri
Interessante notare che anche i basalti di Karroo contraddistinguono un limite
stratigrafico importante, ma molto meno drastico, quello tra il Giurassico
inferiore e il Giurassico medio. Sono un espandimento minore, principalmente
affiorante in Sudafrica, ma essendosi deposti prima della rottura del Gondwana
sono significativamente distribuiti anche in Antartide (terra della Regina Maud)
e in Sudamerica (Paranà), Mi riprometto in un futuro prossimo di parlare di
questi basalti, per la loro importanza nella storia della tettonica a placche.
A questo punto le relazioni fra eruzioni di trappi ed estinzioni di massa sono
troppo precise per essere dei semplici sospetti. Però ovviamente è semplicistico
“condannare” i trappi così: in altre parole, trovato il colpevole ci manca
l'arma del delitto o, meglio, le ipotesi sono state fino ad oggi ancora un pò
fumose.
Come ho già scritto, ad una parziale moria di massa causata da eruzioni
vulcaniche è stato attribuito il livello Bonarelli, che contraddistingue la fine
del Cenomaniano. In questo caso i ricercatori, i canadesi Turgeon e Creaser
hanno ipotizzato che queste eruzioni avrebbero provocato un aumento di nutrienti
in mare: l'eccessivo aumento di CO2 rese possibile una esplosione del
fitoplancton che a sua volta ha consentito una esplosione della fauna che vi si
nutriva tale da consumare tutto l'ossigeno delle acque. Morendo in massa, queste
creature sono finita in fondo al mare senza decomporsi per la mancanza di
ossigeno.
I sostenitori della colpevolezza dei Trappi del Deccan per l'estinzione della
fine del Cretaceo ipotizzano che le creature terrestri si sarebbero estinte a
causa del cambio della composizione atmosferica: diminuzione dell'ossigeno,
rilascio di gas velenosi, aumento della radiazione ultravioletta per l'erosione
dello strato di ozono, violente variazioni nella temperatura e nel clima che si
sarebbero comunque riflesse anche sulle faune marine
E' interessante a questo proposito vedere come alcuni ecosistemi siano stati
meno danneggiati di altri: ad esempio le creature degli ambienti fluviali sono
uscite relativamente indenni da questa catastrofe (chissà.. forse dobbiamo a
questo che oltre agli uccelli gli unici altri arcosauri oggi esistenti siano i
coccodrilli). Notiamo che altri rettili di dimensioni oltre un metro vivevano in
questi ambienti, i champsosauridi. Simili ma non imparentati ai coccodrilli,
pure loro sono sopravvissuti a lungo alla fine dei loro simili
Ora, una nuova ricerca ipotizza che ai gas direttamente sprigionati dal magma se
ne sarebbero sommati altri che sono un sottoprodotto dell'attività vulcanica.
Ole Nielsen, commentando uno studio di alcuni geologi norvegesi sulla Siberia e
i suoi trappi, annota che nella zona c'era un'altra ingente fonte di gas: il
bacino della Tunguska, prima della fuoriuscita dei trappi, era probabilmente una
enorme riserva di petrolio, impostata in evaporiti del Cambriano. Secondo i
ricercatori, i magmi avrebbero reagito con le evaporiti e con i sedimenti ricchi
in sostanze organiche presenti nella superficie di questa area e al di sotto di
essa, liberando in atmosfera gas come CO2, metano e composti del cloro che
avrebbero massivamente contribuito ad avvelenare l'atmosfera terrestre. Lo
stesso fenomeno sarebbe avvenuto nelle altre occasioni in cui si sono generati
magmi del genere.
Vediamo in particolare cosa è successo. La foto all'inizio del post, scattata in
Antartide lungo un affioramento riferibile ai basalti di Karroo, mostra un sill
di basalto (nero) intruso in arenarie chiare. Notate anche la presenza di sill
minori. Le serie dei Trappi hanno dappertutto una caratteristica particolare: la
massiccia presenza di questi filoni-strato, detti appunto “sills”, cioè magmi
che si intrudono lungo strati preesistenti, in questo caso di rocce
sedimentarie. La presenza di arenarie e altre rocce stratificate nelle aree in
cui sono avvenute le eruzioni dei trappi ha fornito l'ambiente ideale per questa
singolare messa in posto dei magmi che così, anziché uscire direttamente sulla
superficie terrestre, hanno potuto reagire con le rocce incassanti a bassissime
profondità. Queste reazioni hanno causato l'emissione di gas in atmosfera,
soprattutto quando i magmi hanno interagito con i calcari e i cementi a base di
calcite delle arenarie.
Ma c'è una seconda fonte di gas al di sotto delle lave: grossi spessori di
sedimenti evaporitici, che sono una caratteristica comune delle zone a trappi.
Le evaporiti sono sali che si depositano più o meno esattamente come quelli
delle saline artificiali e sono spesso associate a giacimenti petroliferi. Non
c'è una relazione diretta fra sedimentazioni evaporitiche e zone a trappi: le
evaporiti sono rocce molto diffuse, in particolare all'inizio dei cicli
sedimentari, quando da un ambiente di terraferma, approfondendosi il bacino per
subsidenza o per fenomeni tettonici, si instaura una sedimentazione marina.
È
comune vederne degli spessori superiori al kilometro: pensiamo in Europa ai
depositi dello Zechstein del Permiano tedesco o alle evaporiti triassiche alla
base del ciclo sedimentario appenninico. Quindi basta che i trappi si mettano in
posto dove c'è un grosso bacino sedimentario (o i suoi resti) e la frittata è
fatta. Ed è più facile per i magmi risalire in zone in cui la crosta è un po'
assottigliata, come è normale che succeda in tutti i grandi bacini sedimentari.
Questi studi ci portano, finalmente, ad individuare la causa ed i meccanismi che
hanno portato alle estinzioni di massa, eventi molto particolari per spiegare i
quali era difficile applicare il criterio dell'attualismo, secondo il quale i
processi geologici attuali consentono di capire quelli del passato. Infatti
qualcosa di particolare era davvero successo o, meglio, le proporzioni di alcuni
processi erano arrivate a dimensioni inimmaginabili, viste con gli occhi del
presente.
CEIFAN
Centro di Indagine sui Fenomeni Anomali
diretto dal
dott. Pasquariello Domenico