Estinzione dei dinosauri, quale ruolo ebbero i vulcani del Deccan?



Se provate a chiedere a qualcuno come si estinsero i dinosauri, con buone probabilità vi risponderà che accadde quando un enorme asteroide, 66 milioni di anni fa, colpì la Terra provocando un inverno nucleare. Tale evento è testimoniato da tracce geologiche, ma anche dal grande cratere di Chicxulub, nella penisola dello Yucatan.

Sin dagli anni Ottanta, però, i ricercatori hanno cominciato a chiedersi se gli episodi di vulcanismo che si verificarono nell’attuale India prima dell’impatto abbiano giocato un ruolo primario o marginale nell’estinzione di massa.

Adesso, due gruppi di ricerca indipendenti hanno ricostruito, come mai era stato fatto finora, la sequenza temporale di queste attività vulcaniche. Seppur facendo ricorso a diversi metodi di datazione, i due studi – pubblicati di recente su Science – concordano in

generale sulla collocazione temporale di queste antiche eruzioni, aiutando a chiarire come queste ultime contribuirono alla scomparsa dinosauri non aviani.

“Sono più i punti in comune che di disaccordo, e questa è una conclusione davvero importante”, afferma Courtney Sprain, ricercatrice post-doc all’Università di Liverpool, a capo di uno degli studi e parte del team dell’Università della California, Berkeley.

Secondo i due gruppi di ricerca, gli enormi vulcani noti come Trappi del Deccan, in India, iniziarono a eruttare circa 400 mila anni prima dell’impatto di Chicxulub, entrando in uno stato di quiescenza circa 600 mila anni dopo la fine del Cretaceo. E almeno metà della quantità totale di lava eruttata da questi vulcani fuoriuscì dopo l’impatto.

“Sono stati compiuti grandi passi avanti rispetto a 20 o persino 15 anni fa, quando le due teorie avevano pochi punti in comune, con i risultati delle datazioni che differivano di milioni di anni” afferma Blair Schoene, esperto di geocronologia dell’Università di Princeton, responsabile dell’altro studio. “Il grado di corrispondenza tra gli studi è piuttosto notevole”.

Tuttavia, gli studi sono in disaccordo sulla precisa collocazione temporale e sulla durata delle eruzioni, fondamentali per risalire alle cause dell’estinzione di massa. Il primo dei due studi afferma che i Trappi del Deccan intensificarono considerevolmente l’attività eruttiva nei 100 mila anni precedenti all’impatto dell’asteroide, stravolgendo forse alcuni ecosistemi prima del colpo finale sferrato dall’asteroide. L’altro studio sostiene invece che gran parte delle eruzioni vulcaniche sarebbero occorse solo in seguito all’impatto, suggerendo che l’attività vulcanica abbia avuto un ruolo minore nell’estinzione di massa.

Il ruolo dei vulcani

I Trappi del Deccan erano vulcani incredibilmente potenti per gli standard attuali, e furono in grado di espellere oltre 562mila chilometri cubi di lava in oltre un milione di anni, una quantità di lava sufficiente ad avvolgere la Terra con una cintura rocciosa larga più di otto chilometri e alta un chilometro e mezzo.

Si sospetta che questi super vulcani siano stati responsabili di altre estinzioni di massa. Per esempio, i grandi vulcani dell’attuale Siberia giocarono probabilmente un ruolo chiave nella peggiore estinzione di massa avvenuta nella Terra a cavallo fra il Permiano e il Triassico, circa 252 milioni di anni fa. Ma solo risalendo alla precisa collocazione temporale è possibile comprendere in che modo i Trappi del Deccan contribuirono alla scomparsa dei dinosauri.

Per cercare di dare una risposta, i gruppi di ricerca di Berkeley e di Princeton hanno avviato due spedizioni indipendenti l’una dall’altra nei Ghati occidentali, in India, regione in cui un tempo i Trappi del Deccan erano in attività. Le valli suggestive della regione si sono formate a partire da ciò che resta di questi immensi vulcani. In alcuni punti, gli strati rocciosi che si sono formati grazie al raffreddamento della lava sono spessi più di un chilometro e mezzo.

“Per chi ama osservare le rocce, rappresenta uno dei pochi posti in cui qualsiasi cosa si guardi è causata dallo stesso evento”, spiega Sprain. “È semplicemente un luogo fantastico”.

Il team guidato da Sprain è riuscito a risalire al momento in cui i minerali presenti nella lava si sono raffreddati raggiungendo la temperatura di un centinaio di gradi Celsius, informazione fondamentale per risalire a quando la lava fuoriuscì e si raffreddò. Il gruppo di Schoene, invece, ha effettuato la datazione di cristalli noti come zirconi rinvenuti nei sedimenti presenti fra gli strati di lava. Questi cristalli si formarono in vulcani situati in zone distanti, giungendo nei luoghi studiati dai ricercatori uniti alla cenere trasportata dal vento. Basandosi sulla datazione degli zirconi all’interno di un dato strato di sedimento, il gruppo di Schoene è stato in grado di stimare con precisione quando la lava si è depositata su di esso.

Anche se in linea di massima sono coerenti, le due linee temporali differiscono nei dettagli. Il team di Schoene ha rinvenuto tracce di quattro diverse esplosioni ed eruzioni che hanno coinvolto i Trappi del Deccan, e la più grande si sarebbe verificata circa 100mila anni prima dell’impatto. Ciò suggerisce che i vulcani giocarono un ruolo più importante nell’estinzione: le eruzioni potrebbero aver sprigionato enormi quantità di gas serra e polveri nell’atmosfera, modificando radicalmente il clima del Pianeta, e stravolgendo la vita nel Cretaceo superiore. Poi si è compiuto l’uno-due letale, quando l’inverno nucleare causato dall’impatto avrebbe raffreddato improvvisamente la Terra e causato il collasso degli ecosistemi.

Il gruppo di Sprain, invece, non ha notato tracce di esplosione, sostenendo che il 75% della lava dei Trappi del Deccan fuoriuscì dopo l’impatto, suggerendo che non avrebbe potuto svolgere un ruolo decisivo nell’evento di estinzione di massa. Inoltre, a giudicare dal rapido ripopolamento successivo all’estinzione di massa, le eruzioni non ostacolarono così profondamente la ripresa. Piuttosto, le piccole eruzioni pre-impatto potrebbero essere state estremamente gassose, causando il riscaldamento e il raffreddamento osservati nei 300mila anni precedenti all’impatto.

I dati di Sprain suggeriscono perfino che l’impatto potrebbe aver causato eruzioni dei Trappi del Deccan ancora più potenti. Sprain e Paul Renne, esperto di geocronologia dell’Università della California, Berkeley, fra gli autori dello studio, aveva già avanzato questa ipotesi in alcuni studi precedenti.

Un’unica teoria

Le differenze esistenti tra i due studi derivano soprattutto dalla difficoltà nel ricostruire il passato della Terra. La tecnologia è migliorata, a tal punto che oggi gli scienziati possono datare la formazione di alcune rocce con un margine di errore ridotto a poche decine di migliaia di anni. Nell’ottica della lunga prospettiva, ciò significa che sono molto precisi: se la storia della Terra, lunga 4,54 miliardi di anni, fosse compressa in un anno, ora potremmo datare gli eventi geologici con un margine di errore di pochi minuti. E i team che hanno realizzato i nuovi studi sono considerati i migliori al mondo nel campo della datazione delle rocce.

“È una prova evidente dei progressi della scienza”, afferma Seth Burgess, esperta di geocronologia allo U.S. Geological Survey, che ha commentato entrambi gli studi in un articolo di accompagnamento pubblicato su Science. “Grazie a tecniche più avanzate e a un lavoro sul campo più esteso, siamo in grado di osservare molto più da vicino ciò che è accaduto in un determinato momento, aggiungendo dettagli e complessità a un dato evento”.

Il problema è che l’impatto di Chicxulub è durato un solo un giorno e dunque quando si cerca di datare le rocce che si sono formate appena prima o subito dopo, la sequenza esatta degli eventi può restare ostinatamente indefinita. Nel caso specifico, si prenda in considerazione la Formazione Poladpur, costituita da uno strato di lava dei Trappi di Deccan esaminato da entrambi i team, che ricopre un’importanza fondamentale ai fini della ricerca. Se i dati di Sprain suggeriscono che Poladpur si sia formata durante o dopo l’impatto, i modelli di Schoene indicano invece che la sua formazione risale ai 100mila anni precedenti all’impatto.

Sapere se la lava della Poladpur sia fuoriuscita prima o dopo l’impatto è molto importante. La formazione è costituita infatti da 145mila chilometri cubi di lava, circa un quarto del volume totale dei Trappi di Deccan. La domanda da porsi, dunque, è: l’eruzione che condusse alla Formazione di Poladpur ebbe un ruolo nell’estinzione di massa o si verificò solo in seguito a questo evento?

“Trovo difficile immaginare in che modo riusciremo a porre fine a questa discussione”, afferma Paul Wignall, paleontologo dell’Università di Leeds, non coinvolto negli studi. “Con il perfezionarsi delle tecniche di datazione, la questione è diventata ancora più controversa, perché è stato messo in evidenza che i fenomeni del vulcanismo e dell’impatto furono molto vicini tra loro nel tempo, rendendo molto complessa la risoluzione del rompicapo”.

Tuttavia, i ricercatori stanno già discutendo su come testare le diverse teorie sul campo. L’analisi di Schoene, ad esempio, prevede che i Trappi del Deccan siano entrati in un relativo stato di quiescenza per un massimo di 300 mila anni, un lasso di tempo sufficiente perché si verificasse l’erosione della lava raffreddata sulla superficie. Se il gruppo di ricerca di Schoene avesse ragione, i segni di questa antica erosione dovrebbero essere impressi negli strati dei Trappi di Deccan.

Entrambi i team si sono impegnati a lavorare insieme; un segno di unità, questo, dopo decenni di disaccordo. Berkeley era considerata la casa di Luis e Walter Alvarez, due ricercatori, padre e figlio, che com’è noto sostenevano il modello che si basa sull’impatto dell’asteroide. Princeton, invece, è la casa di Gerta Keller, coautrice del paper di Schoene che ha sostenuto per decenni che i Trappi di Deccan, da soli, abbiano causato l’estinzione dinosauri.

“Ci stiamo avvicinando a una risposta sulla quale speriamo che tutti i gruppi di ricerca trovino un accordo”, conclude Sprain.
 

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