Weekend nel Cretaceo superiore ~~~~~~~ di asteroidi, di dinosauri e d'altro

La coincidenza casuale - ma mica poi tanto per chi crede nei soliti "complotti, mazinga, massoni volanti e quant'altro" - fra la più grande meteora segnalata dopo l'evento di Tunguska (stima di 15 metri, alcuni frammenti forse caduti in un lago ghiacciato) transitata ieri sopra i cieli della Russia (video qui, qui, qui, qui e qui, foto qui e qui, post di aggiornamento col filtro-antibufala per es. qui, qui e qui, qui un'info aggiuntiva carina...) e l'avvicinamento dell'asteroide 2012DA14 - un corpo celeste di quasi 50 m di diametro per un peso di 135.000 t transitato a soli 27.000 km dalla Terra, una distanza equivalente a due volte il suo diametro e più vicino all'orbita dei satelliti geostazionari - e che in queste ore avrebbe dovuto - sempre secondo i soliti - causare l'ennesima e catastrofica fine del mondo posticipata giusto in tempo per farla ai Maya, fa emergere dal flusso un post che avrei dovuto scrivere tempo fa.


In realtà, colgo al volo l'occasione dell'asteroide ma pure di un recentissimo lavoro di aggiornamento appena pubblicato per un rapido secondo viaggio nel tempo profondo lungo l'attimo di questo weekend. E anche in questo caso, il target del viaggio è dedicato a qualche rapida puntualizzazione circa lontane catastrofi che hanno innescato gradni estinzioni di massa. In questo specifico caso ci concentriamo sull'ultima, la più famosa, forse la più discussa, quella che più delle altre è entrata nell'immaginario collettivo - anche minorile  - grazie anche al cinema e alla letteratura fantastica. Stiamo ovviamente parlando della grande estinzione del limite K-Pg (ex K-T), il limite fra il periodo geologico del Cretaceo superiore e quello del Paleogene (ex Terziario), estinzione che ha soppresso il 50% delle famiglie di esseri viventi, il 40% dei generi e più di 3/4 delle specie. In particolare, la specie estinta più famosa è ovviamente quella dei dinosauri, ma furono soppressi anche ammoniti, diatomee, brachiopodi, molluschi, pesci. Sopravvisse, per nostra fortuna, il resto delle specie allora esistenti: squali, pesci con pinne ossee, tartarughe, marsupiali, anfibi, rane, coccodrilli, insetti, microorganismi...

I dinosauri furono i grandi dominatori del pianeta per 160 milioni di anni: fra i primatisti, come non menzionare i 60 m di lunghezza dell'anficelia, le oltre 100 t di peso dell'argentinosauro (contro le 12 di un comune elefante!), i 18 m di altezza del sauroposeidon, i 12 m di apertura alare del quetzalcoatlus, il predatore re tirannosauro...
I sauri erano endotermi, erano in grado - esattamente come i mammiferi e gli uccelli e a differenza dei rettili odierni - di produrre calore metabolico, avevano cioè sangue caldo. Questa caratteristica, che all'epoca delle prime teorie circa le cause della loro estinzione era solo un'ipotesi remota, è oggi comprovata sperimentalmente (mediante analisi delle concentrazioni isotopiche in denti di sauropodi) e tornerà utile ricordarlo più avanti nel post.

Dunque, cosa ha estinto i sauri?

1980: un team di scienziati californiani, guidati dal premio nobel Luis Alvarez e da suo figlio Walter, professore di scienze planetarie all’Università di Berkeley, scopre, in uno strato di argilla vicino a Gubbio (in Umbria), due mondi diversi dal punto di vista paleobiologico, separati da un'argilla rossa molto strana e inconsueta. Quest'argilla conteneva molto iridio, un metallo del gruppo del platino piuttosto raro sulla Terra ma abbondante nei corpi extra-terrestri. Il gruppo pubblica i risultati della sua sensazionale scoperta su Science e di lì a poco questo lavoro produrrà una rottura notevole nel mondo delle scienze paleoplanetarie perché suggerisce uno scenario che sembra dare una plausibile risposta alla domanda iniziale e aprire un cerchio.
L'idea dell'impatto da parte di un asteroide crebbe nel mondo scientifico. Ma quanto grande poteva essere stato? L'asteroide più grande che si conosca è Cerere con un diametro di 900 km, il secondo (4 Vesta) misura 530 km: ebbene, quello che avrebbe estinto i dinosauri e il resto delle specie alla fine del Cretaceo dovrebbe aver avuto circa 12 km di diametro. Tantissimo, in confronto per es. ai 50 m di 2012DA14, molto poco in confronto ai giganti di cui sopra. La dimensione, la velocità stimata di 12 km/s e l'angolo di incidenza di 20-30 gradi ne fanno una potentissima arma letale: arriva sul pianeta con un'energia paragonabile a 100.000 miliardi di t di tritolo, vale a dire circa 5 miliardi di bombe come quella che fu sganciata su Hiroshima.

L'impatto derivante avrebbe prodotto una delle più devastanti catene di conseguenze ambientali della storia del pianeta (ovviamente insieme e dopo quelle delle 4 precedenti Big 5). Di quella devastazione che sconvolse la vita sulla terraferma e negli oceani e che agì molto selettivamente - della durata verosimilmente assai più breve rispetto alle precedenti -, si scorgono ancora oggi numerose tracce sulla Terra, la più famosa e importante delle quali - almeno fino ad un decennio dopo - è appunto quella di Gubbio. Subito dopo quel lavoro seminale, parte la ricerca dell'iridio in giro per il mondo. Oltre al minerale, furono trovate molte altre tracce che contribuirono a corroborare l'ipotesi dell'impatto asteroidale (e come sempre succede, quando cerchi qualcosa che produce senso riesci a vedere e scovare cose che magari prima non notavi): crateri, carbone e cenere, rocce frantumate, quarzo scioccato. Nel 1990, dopo un decennio di affannosa ricerca e di "collezione" di ulteriori prove, vengono identificati i segni plausibili delle conseguenze dell'impatto in un cratere compatibile con esse nel Golfo del Messico: il grande cratere di Chicxulub. Il cerchio sembra chiudersi. Sembra, appunto.

Perché nei due decenni successivi altre prove e contro-prove suffragate da ipotesi a volte corroboranti, a volte alternative, spesso collaterali vengono portate alla luce. L'idea emergente è che - peraltro come nel caso delle altre Big 5 - non ci fu una sola causa scatenante e neppure che l'estinzione avvenne per una sola conseguenza principale, come l'ipotetico raffreddamento climatico ancora oggi spesso ipotizzato.
Già negli anni 90 si sapeva che gli effetti ambientali dell'impatto - determinati sostanzialmente, dopo il fuoco e gli incendi indotti dal rientro in atmosfera di sferule espulse, dagli effetti che l'impatto ebbe sul basamento formato da rocce carbonatiche contenenti zolfo: soprattutto polvere, produzione di NO2 e di SO2 con relativo raffreddamento climatico - da locali e subitanei si trasformarono in globali e della durata di più millenni con associate conseguenze sulla catena alimentare che, tagliata, avrebbe causato il collasso a catena.
Ma mancavano numerosi anelli e in ogni caso ulteriori successive scoperte facevano sempre più leva sul ruolo giocato dalla tettonica (per es. lo scontro dell'India contro la placca asiatica e sollevamento dell'Himalaya coincisero con quella fase) e dalle relative dinamiche vulcaniche caratterizzate da eruzioni continentali effusive di basalto -  la cui fase più acuta, della durata di circa un milione di anni, diede poi luogo ai Trappi del Deccan - nell'influenzare il clima del lungo periodo antecedente e coincidente con l'impatto.

Nel marzo del 2010 questo esaustivo paper pubblicato su Science fa il punto sullo stato dell'arte e ne riassume il quadro generale. Dal punto di vista climatico, quel che si sa è che la disintegrazione delle rocce target, formate da carbonati con presenza di zolfo ed evaporiti - accompagnata da onde di calore, incendi, terremoti, megatsunami, eruzioni vulcaniche - sconvolse assai l'ambiente fisico e causò un forte e protratto incremento di polveri, fuliggine e cenere insieme a SO2, NOx, vapore e CO2 (si stima qualcosa come 10^13 t) in atmosfera con associate perturbazioni radiative. Tutto questo contribuì a scatenare incessanti ed intermittenti (su scale temporali comprese fra decenni e millenni) alterazioni climatiche e forti mutamenti nella temperatura del pianeta: mentre le polveri contribuirono ad un raffreddamento pluridecennale dell'atmosfera probabilmente non catastrofico (i dinosauri erano già sopravvissuti al global cooling del limite fra Giurassico e Cretaceo) e non oltre il punto di non ritorno - benché amplificato dall'effetto della fuliggine e dai solfati - e alla contemporanea soppressione della fotosintesi (a causa della forte schermatura alla radiazione solare), le emissioni di CO2 incrementarono l'effetto serra per secoli aumentando massicciamente le temperature (potenziate a loro volta dalla maggior presenza di vapore) portando ad un parziale e transeunte collasso della produttività primaria, messa in ginocchio anche da una progressiva acidificazione delle acque superficiali marine dovuta all'incremento di piogge acide in conseguenza della maggior presenza di ossidi di azoto e di solfati  in atmosfera.

E proprio recentemente si è aggiunto un nuovo arco al cerchio: nello studio citato prima di Renne et al. dell'Università di Berkeley pubblicato ad inizio mese su Science, viene corroborata quest'ultima ipotesi circa il ruolo da "colpo di grazia" finale che ebbe il mega asteroide, dopo che i dinosauri, in realtà, erano già decimati e in via di sparizione, indeboliti sia direttamente dagli effetti di  condizioni climatiche molto più calde (a causa della impressionante serie continua di vulcani effusivi e dei grandi accumuli di CO2) e sia indirettamente attraverso una probabile congenita vulnerabilità associata a shift nella nicchia ontogenetica che li avrebbe resi assai meno resilienti, rispetto ad uccelli e piccoli mammiferi, nella sopravvivenza a queste catastrofi.
Variazioni drammatiche del clima, precedenti e contemporanee all’impatto, tra cui abbassamenti repentini delle temperature nell’ambiente generalmente molto caldo del Cretaceo, hanno portato queste creature sull’orlo dell’estinzione.

Con le parole del ricercatore principale:

❝Quell’evento fu l’ultima goccia che ha spinto la Terra oltre il punto di non ritorno. Abbiamo dimostrato che questi eventi si verificarono a breve distanza di tempo, giocando un ruolo importante nell’estinzione di massa. Ma probabilmente non fu l’unico, in quanto a quei tempi si doveva fare i conti con un ecosistema già al collasso a causa dei cambiamenti climatici. Questi fenomeni hanno reso l'ecosistema globale dell'epoca molto più sensibile, in modo che ciò che altrimenti avrebbe potuto avere un effetto secondario ha avuto invece l'effetto di un colpo di grazia.

 Lo studio ha anche permesso di ricavare una datazione ancora più precisa dell'impatto asteroidale associato all'evento finale: mediante una tecnica chiamata argon-argon (basata sul tasso di decadimento di un isotopo radioattivo del potassio), il team ha analizzato i detriti di tekite scagliati dall'impatto ed è riuscito a collocare la collisione a 66 milioni e 38.000 anni fa, con notevole incremento della precisione. Mentre in passato il margine di errore era attorno al milione di anni, adesso si è scesi di due ordini di grandezza, attorno agli 11.000 anni!