Sotto le acque turchesi della penisola messicana dello Yucatán si trova il luogo di un omicidio di massa molto tempo fa. In un istante geologico, la maggior parte delle specie animali e vegetali del mondo si estinse. Perforando centinaia di metri di roccia, gli investigatori hanno finalmente raggiunto l ‘ “impronta” lasciata dall’imputato. Quell’impronta segna l’impatto spaziale più famoso della Terra.
Conosciuto come Chicxulub (CHEEK-shuh-loob), è l’assassino dei dinosauri.
Gli scienziati stanno assemblando la timeline più dettagliata ancora dell’apocalisse dino. Stanno dando nuovo esame per rivelare le impronte digitali lasciate dal fatidico evento tanto tempo fa. Nel luogo dell’impatto, un asteroide (o forse una cometa) si è schiantato sulla superficie terrestre. Montagne formate in pochi minuti. In Nord America, un imponente tsunami seppellì piante e animali sotto spessi cumuli di macerie. Lofted detriti oscurato cieli di tutto il mondo. Il pianeta si raffreddò e rimase così per anni.
Ma l’asteroide potrebbe non aver agito da solo.
La vita potrebbe già essere stata nei guai. Prove crescenti indicano un complice supervolcanico. Le eruzioni in quella che oggi è l’India hanno vomitato roccia fusa e gas caustici. Questi potrebbero aver acidificato gli oceani. Tutto ciò avrebbe potuto destabilizzare gli ecosistemi molto prima e dopo l’impatto dell’asteroide. La scossa di quell’impatto potrebbe anche aver potenziato le eruzioni, alcuni ricercatori ora sostengono.
Come più indizi sono emersi, alcuni sembrano essere in conflitto. Ciò ha reso l’identità del vero killer dei dinosauri — un impatto, vulcanismo o entrambi — meno chiaro, dice Paul Renne. È un geoscienziato presso il Berkeley Geocronology Center in California.
” Poiché abbiamo migliorato la nostra comprensione dei tempi, non abbiamo risolto i dettagli”, afferma. “L’ultimo decennio di lavoro ha solo reso più difficile distinguere tra le due cause potenziali.”
La pistola fumante
Ciò che è chiaro è che una massiccia die-off ha avuto luogo circa 66 milioni di anni fa. È visibile negli strati di roccia che segnano il confine tra il Cretaceo e il Paleogene. Fossili che una volta erano abbondanti non appaiono più nelle rocce dopo quel tempo. Studi di fossili trovati (o non trovati) oltre il confine tra questi due periodi — abbreviato il confine K-Pg — mostrano che circa tre su quattro specie vegetali e animali si estinsero all’incirca nello stesso periodo. Questo includeva tutto, dal feroce Tyrannosaurus rex al microscopico plancton.
Tutto ciò che vive sulla Terra oggi traccia la sua ascendenza ai pochi fortunati sopravvissuti.
Nel corso degli anni, gli scienziati hanno incolpato molti sospetti per questo catastrofico die-out. Alcuni hanno suggerito piaghe globali colpite. O forse una supernova ha fritto il pianeta. Nel 1980, un team di ricercatori tra cui il duo padre-figlio Luis e Walter Alvarez ha riferito di aver scoperto un sacco di iridio in luoghi in tutto il mondo. Quell’elemento è apparso lungo il confine K-Pg.
L’iridio è raro nella crosta terrestre, ma abbondante negli asteroidi e in altre rocce spaziali. Il ritrovamento ha segnato la prima prova concreta per un impatto killer-asteroide. Ma senza un cratere, l’ipotesi non poteva essere confermata.
Mucchi di detriti da impatto hanno portato i cacciatori di crateri ai Caraibi. Undici anni dopo la carta Alvarez, gli scienziati finalmente identificato la pistola fumante – il cratere nascosto.
Circondava la città costiera messicana di Chicxulub Puerto. (Il cratere in realtà era stato scoperto alla fine del 1970 dagli scienziati della compagnia petrolifera. Avevano usato variazioni nella gravità terrestre per visualizzare il contorno del cratere di 180 chilometri. La parola di quella scoperta, tuttavia, non raggiunse i cacciatori di crateri per anni.) Basandosi in parte sulla dimensione spalancata della depressione, gli scienziati hanno stimato la dimensione dell’impatto. Pensarono che doveva aver rilasciato 10 miliardi di volte più energia della bomba nucleare sganciata su Hiroshima, in Giappone, nel 1945.
È grande.
Sono rimaste domande, tuttavia, su come l’impatto possa aver causato così tanta morte e distruzione in tutto il mondo.
Ora sembra che l’esplosione stessa non sia stata il grande killer nello scenario di impatto. Fu l’oscurità che seguì.
Notte ineluttabile
Il terreno tremò. Potenti raffiche hanno sconvolto l’atmosfera. I detriti piovevano dal cielo. Fuliggine e polvere, sputate dall’impatto e dai conseguenti incendi, riempirono il cielo. Quella fuliggine e quella polvere iniziarono a diffondersi come una gigantesca ombra che bloccava la luce del sole su tutto il pianeta.
Quanto è durata l’oscurità? Alcuni scienziati avevano stimato che era ovunque da pochi mesi a anni. Ma un nuovo modello di computer sta dando ai ricercatori un senso migliore di quello che è successo.
Ha simulato la lunghezza e la gravità del cooldown globale. E deve essere stato davvero drammatico, riferisce Clay Tabor. Lavora presso il Centro Nazionale per la Ricerca Atmosferica a Boulder, Colo. Come paleoclimatologo, studia i climi antichi. E lui e i suoi colleghi hanno ricostruito una sorta di scena del crimine digitale. È stata una delle simulazioni al computer più dettagliate mai fatte dell’effetto dell’impatto sul clima.
La simulazione inizia stimando il clima prima dello smash-up. I ricercatori hanno determinato ciò che il clima potrebbe essere da prove geologiche di piante antiche e livelli di anidride carbonica atmosferica. Poi arriva la fuliggine. Una stima di fascia alta di fuliggine ammonta a circa 70 miliardi di tonnellate metriche (circa 77 miliardi di tonnellate corte statunitensi). Questo numero si basa sulle dimensioni e sulla ricaduta globale dell’impatto. Ed è enorme. È il peso equivalente di circa 211.000 edifici dell’Empire State!
Per due anni, nessuna luce ha raggiunto la superficie terrestre, la simulazione mostra. Nessuna parte della superficie terrestre! Le temperature globali sono crollate di 16 gradi Celsius (30 gradi Fahrenheit). Il ghiaccio artico si è diffuso verso sud. Tabor ha condiviso questo drammatico scenario nel settembre 2016 a Denver, Colo. alla riunione annuale della Geological Society of America.
Alcune aree sarebbero state colpite particolarmente duramente, suggerisce il lavoro di Tabor. La temperatura si è abbassata nell’Oceano Pacifico, intorno all’equatore. Nel frattempo, l’Antartide costiera si è appena raffreddata. Le zone interne in genere sono andate peggio di quelle costiere. Queste divisioni potrebbero aiutare a spiegare perché alcune specie ed ecosistemi hanno resistito all’impatto mentre altri sono morti, dice Tabor.
Sei anni dopo l’impatto, il sole è tornato ai livelli tipici delle condizioni prima dell’impatto. Due anni dopo, le temperature della terra si sono riscaldate a livelli superiori a quelli tipici prima dell’impatto. Poi, tutto il carbonio lanciato in aria dall’impatto ha avuto effetto. Ha agito come una coperta isolante sul pianeta. E il globo alla fine si è riscaldato di diversi gradi.
La prova dell’oscurità agghiacciante è nel disco rock. Le temperature superficiali del mare locale hanno modificato le molecole lipidiche (grassi) nelle membrane di microbi antichi. I resti fossili di quei lipidi forniscono un record di temperatura, riferisce Johan Vellekoop. È geologo presso l’Università di Lovanio in Belgio. I lipidi fossilizzati in quello che oggi è il New Jersey suggeriscono che le temperature sono crollate di 3 gradi C (circa 5 gradi F) in seguito all’impatto. Vellekoop e colleghi hanno condiviso le loro stime nel giugno 2016 Geologia.
Simili bruschi cali di temperatura più cieli oscurati ucciso piante e altre specie che nutrono il resto della rete alimentare, Vellekoop dice. “Abbassate le luci e l’intero ecosistema crolla.”
La fredda oscurità era l’arma più letale dell’impatto. Alcune creature sfortunate, però, sono morte troppo presto per testimoniarlo.
La storia continua sotto l’immagine.
Sepolto vivo
Un antico cimitero copre fasce del Montana, Wyoming e Dakota. Si chiama Formazione Hell Creek. Ed è centinaia di chilometri quadrati (miglia quadrate) del paradiso di un cacciatore di fossili. L’erosione ha scoperto ossa di dinosauro. Alcuni sporgono dal terreno, pronti per essere pizzicati e studiati.
Robert DePalma è un paleontologo del Palm Beach Museum of Natural History in Florida. Ha lavorato nelle secche Hell Creek badlands, migliaia di chilometri (miglia) di distanza dal cratere Chicxulub. E lì ha trovato qualcosa di sorprendente-segni di uno tsunami.
La prova dello tsunami supersized generato dall’impatto di Chicxulub era stata precedentemente trovata solo intorno al Golfo del Messico. Non era mai stato visto così lontano a nord o così lontano nell’entroterra. Ma i sintomi della devastazione dello tsunami erano chiari, DePalma dice. L’acqua impetuosa ha scaricato i sedimenti sul paesaggio. I detriti provenivano dal vicino mare interno occidentale. Questo specchio d’acqua una volta attraversava il Nord America dal Texas all’Oceano Artico.
Il sedimento conteneva iridio e detriti vetrosi che si sono formati dalla roccia vaporizzata dall’impatto. Conteneva anche fossili di specie marine come le ammoniti snaillike. Erano stati trasportati dal mare.
E le prove non si sono fermate qui.
Alla riunione della società geologica dello scorso anno, DePalma ha tirato su diapositive di fossili di pesce trovati all’interno dei depositi dello tsunami. “Questi sono i cadaveri”, ha detto. “Se una squadra cammina verso un edificio bruciato, come fanno a sapere se il ragazzo è morto prima o durante l’incendio? Cerchi carbonio e fuliggine nei polmoni. In questo caso, i pesci hanno branchie, così abbiamo controllato quelli fuori.”
Le branchie erano piene di vetro dall’impatto. Ciò significa che i pesci erano vivi e nuotavano quando l’asteroide ha colpito. Il pesce era stato vivo fino al momento lo tsunami spinto attraverso il paesaggio. Ha schiacciato il pesce sotto i detriti. Quegli sfortunati pesci, dice DePalma, sono le prime vittime dirette conosciute dell’impatto di Chicxulub.
I cambiamenti climatici e la deforestazione che seguirono impiegarono più tempo a fare i loro danni.
Appena sotto i depositi di tsunami pieni di pesci c’era un’altra scoperta sorprendente: tracce di dinosauri di due specie. Jan Smit è uno scienziato della Terra presso la VU University di Amsterdam nei Paesi Bassi. “Questi dinosauri erano in esecuzione e vivi prima di essere colpiti dallo tsunami”, dice. “L’intero ecosistema di Hell Creek era vivo e vegeto fino all’ultimo momento. In nessun modo era in declino.”
Le nuove prove della Formazione Hell Creek confermano che la maggior parte delle morti all’epoca furono causate dall’impatto di Chicxulub, sostiene ora Smit. “Ero sicuro al 99% che fosse l’impatto. E ora che abbiamo trovato queste prove, sono sicuro al 99,5%.”
Mentre molti altri scienziati condividono la certezza di Smit, una fazione in crescita non lo fa. Prove emergenti supportano un’ipotesi alternativa per la scomparsa dei dinosauri. La loro rovina potrebbe essere venuta almeno in parte dal profondo della Terra.
Morte dal basso
Molto prima dell’impatto di Chicxulub, un altro disastro era in corso dall’altra parte del pianeta. A quei tempi, l’India era la sua massa di terra vicino al Madagascar (al largo della costa orientale di quella che oggi è l’Africa). Le eruzioni vulcaniche del Deccan avrebbero infine eruttato circa 1,3 milioni di chilometri cubi (300.000 miglia cubiche) di roccia fusa e detriti. Questo è più che sufficiente materiale per seppellire l’Alaska all’altezza del grattacielo più alto del mondo. I gas vomitati da simili effusioni vulcaniche sono stati collegati ad altri importanti eventi di estinzione.
I ricercatori hanno determinato l’età dei cristalli incorporati nelle colate laviche del Deccan. Questi mostrano che la maggior parte delle eruzioni è iniziata circa 250.000 anni prima dell’impatto di Chicxulub. E continuarono fino a circa 500.000 anni dopo. Ciò significa che le eruzioni stavano infuriando al culmine delle estinzioni.
Questa nuova linea temporale dà credito a coloro che dubitano che l’impatto di Chicxulub sia stata la causa principale dell’evento di estinzione.
“Il vulcanismo del Deccan è molto più pericoloso per la vita sulla Terra di un impatto”, afferma Gerta Keller. Lei è un paleontologo presso l’Università di Princeton nel New Jersey. Recenti ricerche stanno mostrando quanto sia dannoso. Allo stesso modo in cui l’iridio segna la ricaduta dall’impatto di Chicxulub, il vulcanismo del Deccan ha un suo biglietto da visita. È l’elemento mercurio.
La maggior parte del mercurio nell’ambiente proveniva dai vulcani. Grandi eruzioni tossiscono tonnellate dell’elemento. Deccan non ha fatto eccezione. La maggior parte delle eruzioni del Deccan ha rilasciato un totale tra 99 milioni e 178 milioni di tonnellate metriche (circa 109 milioni e 196 milioni di tonnellate corte statunitensi) di mercurio. Chicxulub ha rilasciato solo una frazione di quello.
Tutto ciò che mercurio ha lasciato un segno. Si presenta nel sud-ovest della Francia e altrove. Un gruppo di ricerca ha scoperto un sacco di mercurio, ad esempio, nei sedimenti deposti prima dell’impatto. Quegli stessi sedimenti contenevano anche un altro indizio: i gusci fossilizzati di plancton (piccoli organismi marini galleggianti) dei tempi dei dinosauri. A differenza dei gusci sani, questi esemplari sono sottili e incrinati. I ricercatori hanno riferito questo nel febbraio 2016 Geologia.
I pezzi di guscio suggeriscono che l’anidride carbonica rilasciata dalle eruzioni del Deccan ha reso gli oceani troppo acidi per alcune creature, dice Thierry Adatte. È geoscienziato presso l’Università di Losanna in Svizzera. Ha coautorato lo studio con Keller.
“La sopravvivenza stava diventando molto difficile per queste creature”, dice Keller. Il plancton costituisce il fondamento dell’ecosistema oceanico. Il loro declino ha scosso l’intera rete alimentare, sospetta. (Una tendenza simile sta accadendo oggi come acqua di mare assorbe anidride carbonica dalla combustione di combustibili fossili.) E mentre le acque diventavano più acide, gli animali impiegavano più energia per creare i loro gusci.
Partners in crime
Le eruzioni del Deccan hanno devastato almeno una parte dell’Antartide. I ricercatori hanno analizzato la composizione chimica delle conchiglie di 29 specie di molluschi clamlike sull’isola Seymour del continente. Le sostanze chimiche dei gusci variano a seconda della temperatura al momento della loro fabbricazione. Che lasciare che i ricercatori assemblare un approssimativamente 3.record di 5 milioni di anni di come le temperature antartiche sono cambiate intorno al tempo dell’estinzione dei dinosauri.
Dopo l’inizio delle eruzioni del Deccan e il conseguente aumento dell’anidride carbonica atmosferica, le temperature locali si sono riscaldate di circa 7,8 gradi C (14 gradi F). Il team ha riportato questi risultati nel luglio 2016 Nature Communications.
Circa 150.000 anni dopo, una seconda fase di riscaldamento più piccola coincise con l’impatto di Chicxulub. Entrambi questi periodi di riscaldamento corrispondevano ad alti tassi di estinzione sull’isola.
“Tutti non stavano solo vivendo felici, e poi boom, questo impatto è venuto fuori dal nulla”, dice Sierra Petersen. Lei è un geochimico presso l’Università del Michigan a Ann Arbor. Ha anche lavorato su questo studio. Piante e animali ” erano già sotto stress e non avevano una grande giornata. E questo impatto accade e li spinge sopra le righe”, dice.
Entrambi gli eventi catastrofici sono stati i principali contributori alle estinzioni. “Uno dei due avrebbe causato qualche estinzione”, dice. “Ma una tale estinzione di massa è dovuta a una combinazione di entrambi gli eventi”, conclude ora.
Non tutti sono d’accordo.
Notando che alcune parti del mondo sono stati colpiti dalle eruzioni del Deccan prima che l’impatto non è sufficiente a dimostrare che la vita nel complesso è stato sottolineato allora, dice Joanna Morgan. Lei è un geofisico presso l’Imperial College di Londra in Inghilterra. Prove fossili in molte aree, dice, suggeriscono che la vita marina è fiorita fino all’impatto.
Ma forse la sfortuna non è stata la ragione per cui i dinosauri hanno incontrato due disastri devastanti contemporaneamente. Forse l’impatto e il vulcanismo erano correlati, alcuni ricercatori propongono. L’idea non è un tentativo di convincere i puristi dell’impatto e i devoti del vulcano a giocare bene. I vulcani spesso eruttano dopo grandi terremoti. Questo è successo nel 1960. L’eruzione di Cordón-Caulle in Cile è iniziata due giorni dopo un terremoto di magnitudo 9.5 nelle vicinanze. Le onde d’urto sismiche dall’impatto Chicxulub potenzialmente raggiunto ancora più alto-una magnitudo 10 o più, Renne dice.
Lui e i suoi colleghi hanno tracciato l’intensità del vulcanismo durante il periodo dell’impatto. Le eruzioni prima e dopo continuarono ininterrottamente per 91.000 anni. Renne ha riferito che lo scorso aprile in una riunione a Vienna, in Austria, dell’Unione Europea delle Geoscienze. La natura delle eruzioni, tuttavia, è cambiata entro 50.000 anni prima o dopo l’impatto. La quantità di materiale eruttato è passata da 0,2 a 0,6 chilometri cubi (da 0,05 a 0,14 miglia cubiche) all’anno. Qualcosa deve aver alterato l’impianto idraulico vulcanico, dice.
Nel 2015, Renne e il suo team hanno formalmente delineato la loro ipotesi di estinzione del pugno uno-due nella scienza. Lo shock dell’impatto ha fratturato la roccia che racchiude il magma del Deccan, hanno proposto. Ciò ha permesso alla roccia fusa di espandersi ed eventualmente ingrandire o combinare camere magmatiche. I gas disciolti nel magma formano bolle. Quelle bolle hanno spinto il materiale verso l’alto come in una lattina di soda scossa.
La fisica alla base di questa combo impatto-vulcano non è ferma, dicono gli scienziati su entrambi i lati del dibattito. Questo è vero soprattutto perché Deccan e il sito di impatto erano così distanti l’uno dall’altro. “Questo è tutto congetture e forse un pio desiderio”, dice Keller di Princeton.
Anche Sean Gulick non è convinto. Dice che le prove non ci sono. È un geofisico presso l’Università del Texas a Austin. “Stanno cercando un’altra spiegazione quando ce n’è già una ovvia”, dice. “L’impatto ha fatto da solo.”
Nei prossimi mesi e anni, simulazioni al computer migliorate del giorno del giudizio dei dinosauri — e studi in corso sulle rocce di Chicxulub e del Deccan — potrebbero scuotere ulteriormente il dibattito. Per ora, un verdetto di colpevolezza definitivo su entrambi gli assassini accusati sarebbe difficile, prevede Renne.
Entrambi gli eventi hanno devastato il pianeta in modi simili nello stesso periodo. “Non è più facile distinguere tra i due”, dice. Per ora, almeno, il caso del killer dei dinosauri rimarrà un mistero irrisolto.