Determinare ciò che ha causato le estinzioni di massa e ucciso i dinosauri 66 milioni di anni fa alla fine del periodo Cretaceo è stata a lungo oggetto di dibattito, poiché gli scienziati hanno deciso di determinare cosa abbia causato i cinque eventi che hanno rimodellato la vita sul pianeta La Terra in un istante geologico.
Alcuni scienziati sostengono che le comete o gli asteroidi che si sono schiantati sulla Terra siano stati gli agenti più probabili di distruzione di massa, mentre altri sostengono che la causa siano state grandi eruzioni vulcaniche. Un nuovo studio condotto da Dartmouth pubblicato negli Atti della National Academy of Sciences (PNAS) riporta che l’attività vulcanica sembra essere stata il fattore chiave delle estinzioni di massa.
I risultati forniscono finora la prova quantitativa più convincente che il legame tra le principali eruzioni vulcaniche e il ricambio massivo delle specie non è semplicemente una questione di casualità. Quattro delle cinque estinzioni di massa sono contemporanee a un tipo di effusione vulcanica chiamato basalto alluvionale, affermano i ricercatori.
Queste eruzioni inondano vaste aree, persino un intero continente, di lava in un batter d’occhio geologico, solo un milione di anni. Lasciano dietro di sé impronte digitali giganti come prova: vaste regioni di roccia ignea a gradini (solidificata dalla lava eruttata) che i geologi chiamano “grandi province ignee”.
Per essere considerata “grande”, una grande provincia ignea deve contenere almeno 100.000 chilometri cubi di magma. Per contesto, l’eruzione del 1980 del Monte Sant’Elena ha coinvolto meno di un chilometro cubo di magma. I ricercatori affermano che la maggior parte dei vulcani rappresentati nello studio ha eruttato nell’ordine di un milione di volte più lava di quella.
Il team ha attinto a tre set di dati consolidati su scala temporale geologica, paleobiologia e grandi province ignee per esaminare la connessione temporale tra l’estinzione di massa e le grandi province ignee.
“Le grandi aree a gradini di roccia ignea di queste grandi eruzioni vulcaniche sembrano allinearsi nel tempo con estinzioni di massa e altri eventi climatici e ambientali significativi”, afferma l’autore principale Theodore Green ’21, che ha condotto questa ricerca come parte del Senior Fellowship program a Dartmouth e ora è uno studente laureato a Princeton.
In effetti, una serie di eruzioni nell’odierna Siberia ha innescato la più distruttiva delle estinzioni di massa circa 252 milioni di anni fa, rilasciando un gigantesco impulso di anidride carbonica nell’atmosfera e quasi soffocando tutta la vita. Ne sono testimonianza le trappole siberiane, una vasta regione di roccia vulcanica grande più o meno quanto l’Australia.
Estinzioni di massa e temperature
Le eruzioni vulcaniche hanno scosso anche il subcontinente indiano nel periodo della morte dei grandi dinosauri, creando quello che oggi è noto come l’altopiano del Deccan. Questo, proprio come l’attacco di un asteroide, avrebbe avuto effetti globali di vasta portata, ricoprendo l’atmosfera di polvere e fumi tossici, asfissiando i dinosauri e altre forme di vita oltre ad alterare il clima su scale temporali lunghe.
D’altra parte, affermano i ricercatori, le teorie a favore dell’annientamento da parte dell’impatto di un asteroide si basano sull’impattore Chicxulub, una roccia spaziale che si è schiantata sulla penisola dello Yucatan in Messico nello stesso periodo in cui i dinosauri si sono estinti.
“Tutte le altre teorie che hanno tentato di spiegare cosa ha ucciso i dinosauri, incluso il vulcanismo, sono state schiacciate quando è stato scoperto il cratere da impatto Chicxulub”, afferma il coautore Brenhin Keller, assistente professore di scienze della terra a Dartmouth. Ma ci sono pochissime prove di eventi di impatto simili che coincidono con le altre estinzioni di massa nonostante decenni di esplorazione, sottolinea.
A Dartmouth, Green ha deciso di trovare un modo per quantificare l’apparente legame tra eruzioni ed estinzioni e verificare se la coincidenza fosse solo un caso o se ci fossero prove di una relazione causale tra i due. Lavorando con Keller e il coautore Paul Renne, professore residente di scienze della terra e planetarie all’Università della California, Berkeley e direttore del Berkeley Geochronology Center, Green ha reclutato i supercomputer del Dartmouth Discovery Cluster per sgranocchiare i numeri.
I ricercatori hanno confrontato le migliori stime disponibili delle eruzioni di basalto alluvionale con periodi di drastica uccisione di specie nella scala temporale geologica, incluse ma non limitate alle cinque estinzioni di massa.
Per dimostrare che il tempismo era più di una possibilità casuale, hanno esaminato se le eruzioni si sarebbero allineate altrettanto bene con uno schema generato casualmente e hanno ripetuto l’esercizio con 100 milioni di schemi simili. Hanno scoperto che l’accordo con i periodi di estinzione era di gran lunga maggiore del caso casuale.
“Sebbene sia difficile determinare se una particolare esplosione vulcanica abbia causato una particolare estinzione di massa, i nostri risultati rendono difficile ignorare il ruolo del vulcanismo nell’estinzione”, afferma Keller. Se si dovesse trovare un nesso causale tra basalti vulcanici ed estinzioni di massa, gli scienziati si aspettano che eruzioni più grandi comporterebbero estinzioni più grandi, ma tale correlazione non è stata osservata.
Piuttosto che considerare l’entità assoluta delle eruzioni, il team di ricerca ha ordinato gli eventi vulcanici in base alla velocità con cui hanno eruttato lava. Hanno scoperto che gli eventi vulcanici con i tassi eruttivi più alti hanno effettivamente causato la maggior distruzione, producendo estinzioni più gravi fino alle estinzioni di massa.
“I nostri risultati indicano che con ogni probabilità ci sarebbe stata un’estinzione di massa al confine terziario del Cretaceo di una certa entità significativa, indipendentemente dal fatto che ci fosse un impatto o meno, che ora può essere mostrato in modo più quantitativo”, afferma Renne. “Il fatto che ci sia stato un impatto ha indubbiamente peggiorato le cose”.
I ricercatori hanno calcolato anche i numeri per gli asteroidi. La coincidenza degli impatti con i periodi di ricambio delle specie è stata significativamente più debole ed è peggiorata drasticamente quando non è stato preso in considerazione l’impattore Chicxulub, suggerendo che altri impattori noti più piccoli non hanno causato estinzioni significative.
Il tasso di eruzione delle Trappole del Deccan in India suggerisce che il terreno era pronto per un’estinzione diffusa anche senza l’asteroide, afferma Green. L’impatto è stato il doppio smacco che ha suonato ad alta voce la campana a morto per i dinosauri, aggiunge.
Le eruzioni di basalto alluvionale non sono comuni nella documentazione geologica, afferma Green. L’ultimo di scala comparabile ma significativamente più piccola si è verificato circa 16 milioni di anni fa nel Pacifico nord-occidentale.
“Sebbene la quantità totale di anidride carbonica rilasciata nell’atmosfera durante i moderni cambiamenti climatici sia ancora molto inferiore alla quantità emessa da una grande provincia ignea, per fortuna”, afferma Keller, “la stiamo rilasciando molto velocemente, motivo per cui essere molto preoccupati”.
Green afferma che le emissioni di anidride carbonica sono spiacevolmente simili al tasso dei basalti alluvionali che hanno un impatto ambientale che hanno studiato. Questo colloca il cambiamento climatico nel quadro di periodi storici di catastrofe ambientale, dice.
