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.

 

 

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