La storia biologica della Terra è stata costellata da estinzioni di massa che hanno spazzato via la stragrande maggioranza delle specie viventi in un istante geologico.
Sulla base delle prove nella documentazione sui fossili, gli scienziati hanno identificato cinque di questi eventi che hanno rimodellato la vita sulla Terra, il più familiare dei quali ha portato alla scomparsa dei potenti dinosauri alla fine del periodo Cretaceo 66 milioni di anni fa.
Ciò che ha causato queste catastrofi rimane oggetto di un acceso dibattito scientifico. Alcuni scienziati sostengono che le comete o gli asteroidi che si sono schiantati sulla Terra sono stati gli agenti più probabili di distruzione di massa, mentre altri puntano il dito contro grandi eruzioni vulcaniche.
L'assistente professore di scienze della terra Brenhin Keller appartiene a quest'ultimo campo. In un nuovo studio pubblicato su PNAS , Keller e i suoi coautori sostengono con forza che l'attività vulcanica è il fattore chiave delle estinzioni di massa. Il loro studio fornisce finora la prova quantitativa più convincente che il legame tra le principali eruzioni vulcaniche e il ricambio delle specie all'ingrosso non è semplicemente una questione di casualità .
CitazioneI nostri risultati rendono difficile ignorare il ruolo del vulcanismo nell'estinzione.
ATTRIBUZIONE BRENHIN KELLER, PROFESSORE ASSOCIATO DI SCIENZE DELLA TERRA
Quattro delle cinque estinzioni di massa sono contemporanee a un tipo di vulcano chiamato basalto alluvionale, affermano i ricercatori. Si tratta di una serie di eruzioni (o una gigantesca) che inondano vaste aree di lava in un batter d'occhio geologico, solo un milione di anni. Si lasciano dietro impronte giganti come prova: vaste regioni di roccia ignea a gradini che i geologi chiamano grandi province ignee.
Per essere considerata "grande", una provincia ignea deve contenere almeno 100.000 chilometri cubi di magma. Per scala, l'eruzione del 1980 del Monte Sant'Elena ha coinvolto meno di un chilometro cubo di magma.
In effetti, una serie di eruzioni in quella che oggi è conosciuta come 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.
Le eruzioni vulcaniche hanno scosso anche il subcontinente indiano nel periodo della morte del grande dinosauro, creando quello che oggi è noto come l'altopiano del Deccan. Questo, proprio come un attacco di un asteroide, avrebbe avuto effetti globali di vasta portata, ricoprendo l'atmosfera di polvere e fumi tossici, asfissiando i dinosauri e altra vita.
"Sembra che queste grandi province ignee si allineino nel tempo con estinzioni di massa e altri eventi climatici e ambientali significativi", afferma Theodore Green '21, autore principale dell'articolo.
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 sono state schiacciate quando è stato scoperto il cratere scavato dall'asteroide", afferma Keller. Ma ci sono pochissime prove di eventi di impatto simili che coincidono con le altre estinzioni di massa nonostante decenni di esplorazione, sottolinea.
Per la sua tesi di Senior Fellowship , Green ha cercato 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 co-autore Paul Renne, professore di Terra e scienze planetarie all'Università della California, Berkeley, Green si è rivolto ai 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. "Meno dell'1% delle tempistiche simulate concordate così come il record effettivo di basalti alluvionali ed estinzioni, suggerendo che la relazione non è solo un caso casuale", afferma Green, che ora è uno studente laureato a Princeton.
Ma questa prova è sufficiente che i basalti vulcanici abbiano provocato l'estinzione? Se ci fosse un nesso causale, gli scienziati si aspettano che eruzioni più grandi comportino estinzioni più gravi, ma una tale correlazione non è stata osservata fino ad ora.
Riformulando il modo in cui viene definita la gravità delle eruzioni, i ricercatori fanno un caso convincente per incriminare inequivocabilmente i vulcani nel loro articolo.
Piuttosto che considerare l'entità assoluta delle eruzioni, hanno ordinato gli eventi in base alla velocità con cui hanno vomitato lava e hanno scoperto che quelli con i tassi eruttivi più alti hanno effettivamente causato la maggior distruzione.
"I nostri risultati rendono difficile ignorare il ruolo del vulcanismo nell'estinzione", afferma Keller.
I ricercatori hanno calcolato anche i numeri per gli asteroidi. La coincidenza degli impatti con i periodi di ricambio delle specie era significativamente più debole e peggiorava solo quando non veniva considerato l'impattore Chicxulub.
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 si è verificato circa 16 milioni di anni fa nel Pacifico nord-occidentale. Ma ci sono altre fonti di emissioni che rappresentano una minaccia al giorno d'oggi, affermano i ricercatori.
"Sebbene la quantità totale di anidride carbonica rilasciata nell'atmosfera nei moderni cambiamenti climatici sia ancora molto inferiore alla quantità emessa da una grande provincia ignea, per fortuna", afferma Keller, "la stiamo emettendo molto velocemente, motivo per cui essere preoccupato”.
Green afferma che questo tasso di emissioni di anidride carbonica colloca il cambiamento climatico nel quadro di periodi storici di catastrofe ambientale.
Green descrive il programma Senior Fellowship di Dartmouth, che consente agli studenti universitari di andare oltre il curriculum durante l'ultimo anno, come un'opportunità unica per immergersi in un campo di sua scelta e sviluppare un gusto per la ricerca.
"Questo lavoro è un ottimo esempio di ciò che i Senior Fellow possono ottenere", afferma Keller.
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