L'estinzione dei dinosauri: non un asteroide ma il cambiamento climatico

La scienza, si sa, avanza per ipotesi e per verifiche. Le ipotesi che non reggono alla prova dei fatti vengono brutalmente eliminate, senza troppi riguardi, non importa quanto siano spettacolari o attraenti. Qualcosa del genere sta succedendo con l'idea che l'estinzione dei dinosauri fu causata dall'impatto di un asteroide. Un'ipotesi indubbiamente spettacolare, che ha dato origine a svariati film e che si è abbastanza radicata nel pensiero comune. Tuttavia, i dati stanno rivelando che l'ipotesi era - se non completamente falsa - perlomeno parziale. E' vero che c'è stato un impatto asteroidale importante; ma questo non è stata la causa dell'estinzione dei dinosauri che, invece, si sono estinti a causa delle emissioni di CO2 generate da una gigantesca eruzione vulcanica. Eh, si, i dinosauri sono stati vittima del riscaldamento globale, proprio come potrebbe capitare a noi se continuiamo così. Questa storia ce la spiega in dettaglio Aldo Piombino nel suo nuovo libro, appena uscito (U.B.)



È USCITO IL MIO LIBRO: Il meteorite ed il vulcano: come si estinsero i dinosauri (Edizioni Altravista, € 23)

Di Aldo Piombino - dal blog "Scienze e Dintorni"

Chi mi segue lo sa: io ho sempre detto che il meteorite caduto nello Yucatan non c'entra nulla con l'estinzione dei dinosauri, che invece si spiega bene con le eruzioni dei basalti del Deccan. Ho studiato parecchio la questione e alla fine ho deciso di scrivere un libro sull'argomento, cercando di presentare un testo originale che dica qualcosa di sconosciuto al grande pubblico – nel quale la corrispondenza fra l'impatto del meteorite e l'estinzione dei dinosauri è cosa certa – e cercare di diffondere un po' quello che è il sentore attuale della Scienza sull'argomento. Il meteorite ed il vulcano: come si estinsero i dinosauri (Edizioni Altravista, € 23) è dunque nelle mie intenzioni un saggio divulgativo alla portata – spero – di tutti, che parla di come sono scomparsi questi animali.

Non c'è dubbio che i dinosauri siano fra gli animali più noti al pubblico, più noti persino di tanti animali attuali. Come non c'è dubbio che la loro estinzione alla fine dell'Era Mesozoica sia uno dei più conosciuti e popolari accadimenti del passato geologico. Ma perché non possiamo più addebitare l'estinzione dei grandi rettili al meteorite caduto nell'odierno Yucatan? Quale dunque è la causa di questo drammatico evento?

Ne parlo in un saggio, facendo il punto della situazione sulle ricerche a proposito della loro scomparsa, che oggi certificano la stretta relazione fra l'estinzione dei dinosauri e le devastanti eruzioni dei Trappi del Deccan, nell'odierna India (1 milione di km cubi, un quantitativo tale da seppellire con 3 km di lave tutta l'Italia, isole comprese. Ovviamente respingo l'impatto del meteorite come fattore scatenante.

Per il libro, oltre a tutto quello che ho citato in bibliografia e all'esperienza di 35 anni di Geologia(e di cui parecchio ho scritto su Sceinzeedintorni), molto mi sono serviti gli atti di Volcanism, Impacts, and Mass Extinctions: Causes and Effects, la conferenza internazionale che riunì nel 2013 i principali esperti del settore al Natural History Museum di Londra, proprio quel museo fermamente voluto e ottenuto da Richard Owen, lo scienziato che coniò nel 1842 il termine Dinosauri, pubblicati in un volume apposito, il 505, delle Special Publications della Geological Society of America.

Ho voluto scrivere il libro con un totale rigore scientifico ma nel contempo ho voluto renderlo chiaro e piacevole. Posso con una certa presunzione – condita da irriverenza! – dire che l'ispirazione del tono spesso un po' divertito l'ho presa da certe pagine di Richard Dawkins....

Nella prima parte introduco a beneficio dei non geologi alcuni concetti fondamentali in modo da rendere accessibile a tutti la trattazione: il tempo geologico, le estinzioni di massa e le grandi province magmatiche (meglio note come Large Igneous Provinces e che d'ora in poi posso indicare con l'acronimo LIP), mostruose e saltuarie eruzioni vulcaniche che producono centinaia se non milioni di km cubi di magmi in poche decine di migliaia di anni; poi con una breve excursus sulla storia dei vertebrati, colloco nel tempo e al loro interno i dinosauri, evidenziandone avi, parenti più o meno prossimi e discendenti viventi (gli uccelli) e faccio una sintesi sulle vittime e i superstiti della strage (per alcuni gruppi il K/T non ha praticamente significato nulla).

La seconda parte, quella più – diciamo così – romanzata è dedicata alla storia delle ricerche sull'estinzione dei dinosauri, e si presta bene ad esserlo già dall'inizio... Le prime scoperte, la certezza già nella prima metà del XIX secolo che la Terra fosse stata dominata in tempi lontani dai rettili, le prime idee sulla loro scomparsa nel dibattito fra catastrofismo e gradualismo (e tra evoluzionismo e antievoluzionismo), le estinzioni di massa rifiutate dalla Scienza perché non “in linea” con il gradualismo evolutivo darwiniano... le idee degli anni '30, quando veniva addebitata ad un forte ed improvviso riscaldamento, come dimostra il celebre lungometraggio della Disney Fantasia, in cui gli ultimi dinosauri combattono una dura battaglia per l'esistenza in un mondo caldo e arido, fino alle prime ipotesi su cause extraterrestri come meteoriti o supernove.

Anche il seguito però non è male: i primi indizi su forti oscillazioni climatiche raccolti con le perforazioni dei fondi oceanici e i due convegni canadesi in cui veniva proprio dato l'accento a queste variazioni climatiche di cui però ancora non si capiva l'origine, fino a quando a Gubbio non nacque nel 1980 l'idea dell'impatto, con un cratere di età e dimensioni eccezionalmente in linea con le aspettative scoperto 10 anni dopo (anzi, riscoperto... perché c'era chi lo conosceva di già ma non sapeva che altri lo stessero cercando...).

La questione sembrava ormai risolta (e questa è l'opinione comune ancora oggi, specialmente al di fuori delle Scienze della Terra), ma molti ricercatori continuavano a non essere d'accordo, individuando come colpevoli gli effetti dei fenomeni vulcanici estremi in corso all'epoca in India. Paradossalmente, proprio la scoperta del cratere è servita per dire che l'impatto non c'entrava niente...

Nella terza parte descrivo la Terra nel Maastrichtiano superiore: una fase veramente difficile fra estinzioni continue, oscillazioni della temperatura, variazioni del livello marino che trasformavano mari poco profondi in pianure costiere e viceversa, acidità delle acque, anossie globali degli oceani, incendi boschivi. Ci mancava giusto la caduta di un meteorite....

Poi passo ad un confronto fra le ipotesi.

L'Iridio a Gubbio nel lavoro degli Alvarez del 1980
Come si vede l'anomalia inizia gradualmente  e non all'improvviso

L'esame dei sedimenti porta delle conclusioni che contrastano con la visione degli impattisti: ad esempio al K/T faceva più caldo e non più freddo di prima, l'ipotesi delle emissioni di CO2 dalla fratturazione dei calcari nella zone dell'impatto appare molto debole rispetto all'idea di una provenienza  dai Trappi del Deccan e ho dedicato diverse pagine a spiegare il perché anche l'Iridio derivi dai magmi indiani e non dal meteorite (e nel lavoro del 1980 gli Alvarez e soci hanno fatto finta di non vedere che il suo aumento è iniziato ben prima di quando il meteorite sarebbe caduto...).

Come anche, parlando della sedimentologia, è contestabile un evento di estinzione improvviso nei microfossili quando invece si tratta di una serie di estinzioni protratte nel tempo che però in molte zone non si evidenziano per un motivo molto semplice: la fase a basso livello marino che ha preceduto il riscaldamento (e la trasgressione marina) delle ultimissime decine di migliaia di anni del Maastrichtiano ha provocato delle lacune nella sedimentazione, che se non riconosciute portano appunto a pensare ad una estinzione improvvisa. Un altro elemento che ci fa capire come le condizioni ambientali stavano peggiorando è il succedersi sempre più fitto delle biozone prima e dopo il K/T.

Ma la cosa più clamorosa uscita dalla conferenza di Londra è che i dinosauri più recenti datati con sicurezza sono oltre 400.000 anni più vecchi del K/T e che dai reperti fossili non è possibile stabilire se i dinosauri si siano estinti improvvisamente o gradualmente. Quante pagine sprecate inutilmente in questa polemica....

Nella quarta parte traccio la storia delle estinzioni di massa e dei fenomeni ad esse legati, dimostrando successivamente la stretta associazione temporale fra esse e la messa in posto di alcune Large Igneous Provinces (la più antica sicuramente accertata è quella del Cambrianoinferiore in Australia, con l'estinzione di fine Toyoniano e la provincia magmatica di Kalkarindji).Mentre l'unico impatto avvenuto più o meno in corrispondenza di una estinzione è quello dello Yucatan.

Quindi correlo l'estinzione di fine Cretaceo con le altre estinzione di massa, facendo notare che anche in questo caso c'è di mezzo una LIP.

Però non può finire qui... nella Scienza non basta che due eventi siano correlati temporalmente per attribuirne al primo la causa dell'altro. Ma il legame è talmente stretto che verrebbe quasi da chiedersi l'opposto e cioè: perché alcune LIP NON hanno provocato delle estinzioni significative?

A quel punto passo in rassegna alcune possibilità per capire come mai alcune LIP sono state dei killer spietati e altre no. Alla fine è facile concludere che una LIP diventa un enorme problema con le sue emissioni di CO₂, composti dello zolfo e metalli pesanti alterano pesantemente e a livello globale il chimismo di oceani e atmosfera e il clima. E per spiegare come mai ho tirato fuori l'esempio del “gottino”, il quartino di vino: se prendi un gottino di vino a pranzo e a cena alla fine del mese avrai bevuto 15 litri di vino senza problemi (a parte intolleranze specifiche!), mentre se ne bevi 2 litri in una sera il giorno dopo tanto bene non starai. Allo stesso modo una LIP è un killer quando, come è stato dimostrato, le eruzioni si concentrano in un periodo di poche decine di migliaia di anni in cui vengono messi in posto decine di migliaia di km3 di magmi e liberato un immenso quantitativo di volatili che, al contrario delle emissioni vulcaniche ordinarie, il “sistema – Terra” non riesce ad assorbire

Come pallido esempio di cosa potrebbe essere successo alla fine del Cretaceo ho presentato i problemi arrecati in tutta Europa dall'eruzione del Laki in Islanda nel 1783.

Alla fine spiego perché per la sua semplicità narrativa e per il ruolo ingombrante svolto nella vicenda dal premio Nobel per la fisica Luis Alvarez l'ormai smentita dai dati ipotesi del meteorite abbia avuto e continui ad avere un grande successo. Con un appunto finale: il ruolo delle emissioni di CO₂nell'estinzione dei dinosauri e nelle altre estinzioni di massa dovrebbe essere un monito anche per l'umanità attuale.

Una annotazione finale a questo post: dopo la stampa del libro sono apparsi diversi articoli in cui coloro che avevano sempre sostenuto il meteorite come causa dell'estinzione e che i trappi del Deccan non c'entravano nulla, ora sostengono che la violenza di queste eruzioni è stata un effetto della caduta. Cioè che il proiettile è costituito dalle eruzioni ma che il grilletto lo ha tirato, cadendo, il meteorite. Resta il problema che l'unico impatto in corrispondenza con una estinzione di massa è quello dello Yucatan... e le altre estinzioni?

Informazioni personali

Aldo Piombino

Nato a Firenze, dove vivo felicemente con Margherita, non sarei lo stesso senza la Nutella, Tex Willer e la Nona di Beethoven. Già alle elementari annoiavo la maestra sul Cretaceo Inferiore: quando seppe che mi ero iscritto a Scienze Geologiche il commento fu “finalmente ci è riuscito!”. Vedendo cosa tante persone se ne facevano della laurea, decisi di cominciare a lavorare. Pertanto mi sono laureato in “tempi geologici” alla veneranda età di 31 anni e per questo non ho fatto il geologo. Da allora, comunque, non ho smesso di studiare ed aggiornarmi. Mi interesso di Scienze della Terra, Scienze della Vita, ambiente, energia e trasporti, specialmente ferroviari, nanotecnologie, Antropologia e storia del popolamento umano della Terra e origine delle lingue. Un'altra grande passone è la musica. Ascolto quasi tutto, dal canto gregoriano all'heavy metal, con particolare predilezione per “i grandi” del 700 e dell'800, per i gloriosi gruppi degli anni '70, Sono una persona molto tollerante ma ci sono tre categorie che mi mandano in bestia: quelli che credono a oroscopi, cerchi nel grano, scie chimiche e altre idiozie del genere, i creazionisti e quelli contrari al tram a Firenze.

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Chi ha ucciso i dinosauri? Risolto il mistero delle grandi estinzioni

 

L'estinzione dei dinosauri, 65 milioni di anni fa, è un evento che ha colpito la fantasia di tutti. L'interesse nella questione è stato anche aumentato dalla scoperta - nel 1980 - dell'impatto di un asteroide contemporaneo all'estinzione.  Ma la questione delle grandi estinzioni, delle quali quella dei dinosauri è solo uno dei casi, non si spiega con impatti di asteroidali. Soltanto negli ultimi anni possiamo dire di aver risolto il problema: le grandi estinzioni sono il risultati dei cambiamenti climatici associati a grandi eruzioni vulcaniche. Questo post riassume quello che sappiamo oggi di questo argomento, soprattutto sulla base di un articolo recente di Kidder e Worsley (1)

Non so quanti di voi abbiano il "pallino" dei dinosauri, ma io ce l'ho da quando ero piccolo. Credo di essermi letto il mio primo libro sui dinosauri quando avevo, forse, otto anni. Sicuramente, non sono il solo con questo pallino e l'idea che la terra sia stata popolata nel passato da animali giganteschi e terribili, i dinosauri, è stata un elemento di grande fascino per tanta gente dal tempo in cui si è scoperto che erano esistiti, verso la metà dell'800.

Ma il fatto che oggi i dinosauri non esistano più è anche quella una cosa affascinante. Dove sono finiti? Cosa gli è successo? E non sono soltanto i dinosauri ad essere spariti. Ci sono tantissime specie animali e vegetali che sono esistite nel remoto passato ma che, a un certo punto, sono scomparse. E' il "problema delle estinzioni" che ha dato da pensare ai paleontologi per un paio di secoli almeno. 

Nei libri che leggevo da piccolo sui dinosauri c'erano già molte diverse ipotesi sulle ragioni della loro estinzione. In un libro recente di Michael Benton ("When life nearly died," 2003) ne ho trovate elencate 100, e lui dice che li' si è fermato perché sarebbero state di più. Solo il fatto che fossero così tante indica la grande confusione che regnava. Insomma, fino agli anni 1980, circa, non c'era un'idea soddisfacente sul perché i dinosauri e tante altre specie si fossero estinte - si andava da cose nebulose come la "senilità razziale" ad altre francamente improbabili, per esempio che i dinosauri fossero morti di AIDS.

Con gli anni, tuttavia, la scienza ha progredito enormemente. Oggi, possiamo dire che il problema è stato risolto: è una vera rivoluzione scientifica del ventunesimo secolo. In sostanza, le estinzioni sono una conseguenza delle emissioni di CO2 da parte di grandi eruzioni vulcaniche. Siccome c'è di mezzo la CO2 e siccome ne stiamo emettendo in gran quantità nell'atmosfera, la faccenda potrebbe riguardarci direttamente. Ovvero, potremmo essere prossimi a una nuova grande estinzione, anche se questa non sarebbe causata dai vulcani ma dall'attività umana. Ma vediamo le cose in dettaglio.

La scienza progredisce per prima cosa per mezzo di misure. Le misure servono a quantificare le cose - quando hai dei buoni dati quantitativi, allora puoi costruire delle buone teorie. Il quadro generale delle estinzioni è venuto fuori piano piano, attraverso il lavoro di generazioni di paleontologi. L'immagine si è fatta chiara nel 1982, quando Raup e Sepkoski hanno pubblicato un famoso articolo (2) che fa vedere tutte le estinzioni nel periodo detto "fanerozoico", quello delle forme di vita complesse: piante ed animali multicellulari. Ecco qua i loro risultati in una forma recente:

Vedete che l'estinzione dei dinosauri (marcata come "Cretaceous-Tertiary boundary") è soltanto uno dei tanti casi e non è nemmeno il più grave. Si parla spesso delle "cinque grandi estinzioni" per identificare quelle principali. Ma il punto è che, a partire dal lavoro di Raup e Sepkoski, sappiamo che le estinzioni non sono cose graduali, ma eventi rapidi (su scala geologica) e disastrosi. Nel caso più grave, quello della fine del Permiano, la vita terrestre ha rischiato seriamente di estinguersi completamente.

Partendo da questi dati, è evidente che la causa delle estinzioni deve essere qualcosa di veramente catastrofico - perlomeno nel caso delle cinque grandi estinzioni. A questo punto, è venuta fuori la scoperta di Luis Alvarez nel 1980 (3): un grande asteroide ha colpito la Terra più o meno al momento dell'estinzione dei dinosauri. Certamente è stata una catastrofe planetaria, ma era quella la causa dell'estinzione?

La storia dell'asteroide ha colpito la fantasia di tutti. Già i dinosauri da soli sono spettacolari, ci mettiamo anche gli effetti speciali di un impatto asteroidale e sono veramente i fuochi artificiali. Ma non solo si sono fatti film e scritto libri sull'argomento. Geologi e paleontologi si sono messi a studiare la faccenda con l'idea che forse impatto asteroidali erano la causa di tutte le estinzioni, non solo di quella dei dinosauri. E qualcuno ha anche trovato qualche traccia che ha interpretato come il risultato di altri impatti; in corrispondenza di altre estinzioni.

Questa storia ci fa vedere come la scienza si auto-corregge sulla base dei dati sperimentali. Oggi, sappiamo che non si possono spiegare le cinque grandi estinzioni con degli impatti asteroidali. Può essere stato il caso di quella dei dinosauri, ma tutte le altre sono state causate da eventi interni al sistema terrestre: grandi eruzioni vulcaniche.

C'è voluto un po' di tempo per arrivarci e, ancora nel 2001, un articolo di Wignall (4) invitava alla cautela su questa ipotesi dato che i dati erano molto incerti. Ma oggi sembra che il problema si possa definire come risolto. Nuovi dati e nuove scoperte hanno confermato la correlazione fra i grandi eventi vulcanici chiamati "Grandi Province Magmatiche" (Large Igneous Provinces, LIP) e estinzioni.

Queste grandi province magmatiche sono delle aree immense, tipicamente di aree vaste come l'Italia intera, o anche di più, dove grandi masse di basalto fuso vengono gradualmente emesse dal mantello, accumulandosi in tipiche strutture a gradini. Queste che vedete qui sotto sono alcune delle LIP del passato; oggi geologicamente inattive. Ci sono eventi simili in corso, per esempio a Yellowstone negli USA, ma per fortuna molto più deboli di quelli del passato.

Recentemente, Kidder e Worsley (1) hanno dimostrato la correlazione fra le LIP e le grandi estinzioni. Vedete nella figura seguente, dal loro lavoro, come la correlazione sia veramente ottima. Praticamente a ogni estinzione corrisponde una LIP e viceversa

Figura da Kidder e Worsley "Phanerozoic Large Igneous Provinces (LIPs), HEATT (Haline Euxinic Acidic Thermal Transgression) episodes" Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology Volume 295, Issues 1-2, 1 September 2010, Pages 162-191 

La correlazione implica anche causazione se pensiamo agli effetti di queste grandi eruzioni. Le estinzioni sono causate da una cascata di effetti che nascono in primo luogo dall'emissione nell'atmosfera di grandi quantità di biossido di carbonio che origina dalle LIP. Il biossido di carbonio causa riscaldamento globale. Il riscaldamento globale genera ulteriore biossido di carbonio - può darsi che questo causi, a sua volta, il rilascio degli idrati di metano; gas serra ancora più potenti. Il risultato, in ogni caso, è un "runaway greenhouse effect," un effetto serra incontrollato.

Il calore e la desertificazione colpiscono le specie terrestri. Ma c'è di peggio. La CO2 acidifica gli oceani e il riscaldamento globale blocca la circolazione delle correnti termoaline. Questo causa una generale "anossia oceanica" che, accoppiata alla mancanza di nutrienti minerali, causa la moria di una gran quantità di specie marine. Si sviluppano solfobatteri anaerobici che generano acido solfidrico e questo avvelena ancora altre specie. Insomma, un bel disastro dove la Terra si trasforma in una "hothouse" ("bagno turco") caldissima e inospitale per la vita. Queste condizioni hanno generato la maggior parte delle grandi estinzioni del passato.

E l'asteroide che ha ucciso i dinosauri? Beh, quello si, c'è stato, ma probabilmente non è la cosa che ha ucciso i dinosauri. Ha soltanto intensificato gli effetti di una grande provincia magmatica che - a quel tempo - si stava sviluppando in quella che oggi è l'India. Come si dice alle volte, "agli zoppi grucciate," ai dinosauri sono capitati addosso due disastri planetari insieme (potremmo dire "ai dinosauri, asteroidate").

Insomma, forse non ve ne eravate accorti, ma negli ultimi anni c'è stata una grande rivoluzione scientifica. Abbiamo capito la ragione delle grandi estinzioni del passato; un problema che era rimasto insoluto per oltre un secolo, adesso non lo è più.

E questa scoperta ci porta delle lezioni importantissime per quello che sta succedendo oggi. In primo luogo, ci fa vedere come la scienza riesca ad auto-correggersi. Partendo da un'ipotesi sbagliata ("tutte le estinzioni sono causate da impatti asteroidali") siamo arrivati a capire che non è così. Ma, più che altro, ci fa vedere come sia sensibile il sistema climatico terrestre alla presenza di CO2.

Nel passato, ci sono voluti probabilmente decine di migliaia di anni o anche molto di più perchè le grandi province magmatiche potessero emettere abbastanza CO2 da causare le grandi estinzioni. Ma noi lo stiamo facendo in pochi secoli. Gli effetti potrebbero essere veramente disastrosi: possiamo arrivare alla "sesta grande estinzione" della quale potremmo avere l'onore (per così dire) di essere causa e vittime allo stesso tempo.

E dopo le grandi estinzioni, cosa succede? Come fa il pianeta a ritornare alle condizioni di prima? Beh, per fortuna c'è sempre la buona vecchia Gaia che rimette le cose a posto. In pratica, è l'erosione dei silicati che, piano piano, riassorbe il biossido di carbonio dall'atmosfera, lo trasforma in carbonati minerali, lo sedimenta sul fondo degli oceani e, da li', lo riporta nel mantello attraverso la "subduzione"; il grande nastro trasportatore oceanico.

Ma Gaia si prende il suo tempo: dopo un episodio di LIP ci possono volere milioni di anni - anche decine di milioni - per ritornare alla varietà biologica di prima dell'estinzione. Per noi umani, è un tantino troppo lungo per poterci far conto.....

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1. David L. Kidder, Thomas R. Worsley "Phanerozoic Large Igneous Provinces (LIPs), HEATT (Haline Euxinic Acidic Thermal Transgression) episodes, and mass extinctions"  Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, Volume 295, Issues 1-2, 1 September 2010, Pages 162-191

2. Raup, D.; Sepkoski Jr, J. (1982). "Mass extinctions in the marine fossil record". Science 215 (4539): 1501–1503. 

3. Alvarez, LW, Alvarez, W, Asaro, F, and Michel, HV (1980). "Extraterrestrial cause for the Cretaceous–Tertiary extinction". Science 208 (4448): 1095–1108

4. Wignall, P.B., 2001. Large igneous provinces and mass extinctions. Earth Science Reviews 53, 1–33.