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Agosto 2007
CANBERRA
L’estinzione dei dinosauri vista da un chimico:
L’anomalia dell’iridio a Gubbio (Italia) e Woodside creek (Nuova Zelanda)
Rossana Untaru
Nell’ultimo decennio, grazie a libri, film e cartoni animati, si è assistito ad una vera esplosione della
“dinosauromania” che ha colpito persone di tutte le età e in tutti gli angoli del mondo. Ma cosa è veramente
successo 135 milioni di anni fa che ha provocato la scomparsa dei dinosauri e lo sconvolgimento della Terra?
Ho provato, con una ricerca approfondita, di rivedere la letteratura scientifica sull’evento che ha provocato
quest’estinzione di massa. Il periodo in questione è anche noto come limite K-T (K-T boundary), e si colloca
alla fine del periodo cretacico fino all’inizio del seconda la scala geocronologica come indicato nella Tabella 1.
Tabella 1: Scala geocronologica
Eone
Era
Periodo
Epoca
Fanerozoico
Quaternario
Recente
Pleistocene
Ass.
età
(M)
0,01
1,6
Terziario
Pliocene
Miocene
Oligocene
Eocene
5,3
23,7
36,6
57,8
Paleocene
66
144
208
Cenozoico
Mesozoico
Paleozoico
Cretacico
Giurassico
Triassico
Permiano
Carbonifero
Devoniano
245
286
360
406
Siluriano
Ordoviciano
Cambriano
438
505
570
età di
Eventi
Mammiferi
Fine era glaciale
Inizio era glaciale
Umani
Crosta Inondazioni
Rettili
Columbia Basalti
Formazione
dell’Himalaya
Estinzione
dei
Dinosauri
Fioritura Piante
Primi Uccelli and
Mammiferi
Primi Dinosauri
Prime
Piante
terrestri
Primi pesci
Il limite K-T è caratterizzato dalla seconda estinzione più grande al mondo con una perdita di più dell’80%
delle specie terrestri e marine. Nel 20% delle specie sopravvissute ci sono organismi silicei pelagici
(diatomee, radiolari), organismi limicoli, piante superiori, mammiferi terrestri, soprattutto carnivori di piccola
taglia, insettivori e onnivori invertebrati (Courtillot, 1999).
Molti scienziati in tutto il mondo hanno dedicato diversi anni alla ricerca di risposte su quanto accaduto nel
limite K-T e le loro scoperte possono essere suddivise in due grandi teorie che hanno diviso la comunità
scientifica. Le due teorie in questione sono la teoria dell’impatto di un asteroide e il vulcanismo dei Trappi di
Deccan. Il dibattito tra l’impatto nel K-T vs la teoria del vulcanesimo iniziò in occasione dell‘incontro “Il
cambiamento ambientale nel periodo cretacico-terziario” tenutosi ad Ottawa, Canada, il 19 maggio 1981. Le
due teorie sostengono rispettivamente l’impatto extraterrestre vs il vulcanesimo terrestre, eventi bruschi e di
breve durata vs stravolgimento graduale, grandi quantità di iridio di provenienza extraterrestre vs origine
vulcanica, ambiente iniziale del tipo “inverno nucleare” seguito da riscaldamento (effetto serra) vs effetti del
riscaldamento (che hanno danneggiato il sistema riproduttivo degli animali), acidificazione delle acque marine
prodotta dall'impatto vs esalazione vulcanica di biossido che ha provocato l’acidificazione marina. Nella
Figura 1 mostra un breve riassunto degli effetti dell’impatto dell’asteroide. Il vulcanesimo sarebbe invece
dovuto durare diverse centinaia di anni con enormi quantità di biossido di carbonio che si sarebbe
vaporizzato nell’atmosfera portando ad un forte riscaldamento globale (effetto serra).
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Figura 1: l’impatto dell’asteroide e i suoi effetti
Teoria dell’impatto dell’asteroide
La teoria fu sviluppata alla fine degli anni ’70 dal gruppo di studio di Louis Alvarez che aveva suggerito di
analizzare la quantità di iridio contenuto in un campione di argilla ritrovato da suo figlio Walter Alvarez. I
campioni furono analizzati nei laboratori di Berkley impiegando una nuova tecnica, analisi per attivazione
neutronica. I risultati presentarono un livello di iridio pari a 5 ppb (parti per miliardo) e furono pubblicati nel
1980 nella rivista scientifica "Extraterrestrial cause for the Cretaceous-Tertiary extinction". L’iridio è un
metallo che si trova normalmente in concentrazioni molto basse sulla crosta terrestre con l’eccezione di
poche località in tutto il mondo come Nuova Zelanda, Italia e Danimarca. E’ stata riscontrata la presenza di
iridio in un sottile strato di argilla depositatosi tra il periodo cretacico e triassico, conosciuto con il nome di
limite K-T. Lo strato di argilla è piuttosto unico in quanto la sua composizione è diversa da quella degli strati
sottostante e soprastante, e offre indicazioni relative ad un episodio di estinzione di massa avvenuto circa 67
milioni di anni fa.
L’iridio è un metallo che fa parte del gruppo 9, periodo 6 della Tabella Periodica degli elementi. Si può
trovare allo stato nativo principalmente legato al platino o all’osmio. E’ un metallo duro, fragile e molto
resistente alla corrosione. Normalmente l’iridio è molto raro sulla crosta terrestre in quanto si trova
immagazzinato nel nucleo liquido della Terra.
Tabella 2: confronto tra la concentrazione di iridio e altri elementi
Elemento
Universo
Sole
(ppb)
(ppb)
Meteoriti
(ppb)
Iridio
2
2
5,5x102
Roccia
della
crosta terrestre
(ppb)
0,4
Platino
5
9
103
37
Palladio
2
3
6,7x102
6,3
Ferro
1,1x105
1,0x106
2,2x108
6,3x107
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I valori indicati nella Tabella 2 mostrano che sulla crosta terrestre l’iridio si trova in basse concentrazioni, 0,4
ppb, rispetto ad altri metalli come il palladio, mentre aumenta in maniera significativa in oggetti extraterrestri
(meteoriti, asteroidi, comete). Sono state riscontrate anomalie positive di concentrazioni di iridio in varie
sezioni marine e continentali del limite K-T, come nei pressi di Gubbio (Italia), Steves Klint (Danimarca), in
sette diverse località della Nuova Zelanda (Hollis, 2003), Caravaca (Spagna), El Kef (Tunisia), Brazos River
(Stati Uniti) (Courtillot, 1999). Secondo Heymann et al 1996, a Woodstock Creek, in Nuova Zelanda, è stata
riscontrata un forte aumento pari a 1500 nella concentrazione di iridio nello strato immediatamente al di
sotto di quello del limite K-T mentre la riduzione nello strato immediatamente al di sopra è meno
consistente. L’aumento più alto che si è registrato a Woodside Creek è pari a 197 ng/cm2.
Il campione analizzato dal gruppo di Alvarez era stato prelevato nel bacino pelagico nei pressi di Gubbio
(Italia) e conteneva una fascia di argilla marrone tra la pietra calcarea del periodo cretacico e quella rossa del
periodo terziario. Inoltre, la pietra calcarea del periodo cretacico conteneva fossili di crostacei del tipo
Forminifera globutrucana (organismi unicellulari che producono carbonato) assenti nello strato di argilla,
mentre nella pietra calcarea rossa ne sono stati riscontrati pochi e diversi rispetto a quelli dello strato
soprastante del periodo cretacico.
Nel 1981, Glen Penfield e Antonio Camargo, due geofisici petroliferi, pubblicarono nella rivista “Sky &
Teleskope” i dati relativi alla scoperta di un grande cratere situato a Chicxulub nella parte occidentale della
penisola dello Yucatan (Messico), come indicato nella Figura 2.
Figura 2: Chicxulub – Penisola dello Yucatan ai tempi dell’impatto. In rosso sono indicati altri siti in cui è stata riscontrata
un’anomalia di iridio (Hollis, 2003)
Sulla base dei dati geofisici relativi al cratere da impatto, Sharpton et al 1996, affermano che il cratere ha un
diametro di poco inferiore ai 200 Km e presenta tracce di uno strato di rocce tipo breccia di 300 m di
spessore con effetti di metamorfosi da shock dei minerali e deformazioni planari in quarzo, feldspato e
zirconi, minerali allo stato fuso e sciolti. Inoltre, sono state riscontrate alte concentrazioni di iridio, renio e
osmio che sembrano avere origini extraterrestri. Sotto questo strato è stato individuata un’unità di roccia
sciolta che risale, secondo la tecnica di datazione 40Ar/39Ar, a 65,07± 0.1 milioni di anni fa (Swisher et al
1992).
Bohor et al 1984 hanno riscontrato la presenza di estese fratture nei granelli, mosaico da shock, lattice del
cristallo spostato, lamelle di vetro e polimorfo SiO ad alta pressione. Il quarzo da shock si forma in seguito
all'applicazione di altissime pressioni pari a ~ 10 – 50 kPa. Questo tipo di granelli sono stati riscontrati in
Italia, Danimarca, Spagna, Pacifico centro-settentrionale e Nuova Zelanda.
Le tectite e microtectite sono dei corpi che si formano durante un impatto e che possono raggiungere
distanze remote. Generalmente, hanno un contenuto volatile, contengono poca acqua e sono corpi vetrosi
silicatici di colore nero simili all'ossidiana ma con una composizione chimica differente che potrebbe indicare
un contatto con una meteorite (Glass, 1990). Ne sono stati ritrovati alcuni campioni nei sedimenti del limite
K-T.
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L’impatto, avvenuto nell’oceano, ha portato alla formazione di uno tsunami di più di 150 m che ha intaccato
i bacini pelagici. Nel limite K-T del Brazos River (Texas) (Bourgeois et al, 1988), Beloc, Haiti (Carey et all,
1993) e nel nord-est del Messico (Smit et all, 1992) sono stati ritrovati dei depositi clastici grezzi che
contrastano con i fini depositi di acque profonde sottostanti e soprastanti lo strato grezzo. Nella Bassa
California (Messico) è stata identificata una sequenza stratigrafica al margine del Pacifico. La tecnica di
datazione con laser-calore 40Ar/39Ar della biotite, orneblenda, plagioclase, pietra pomice, lapilli, tufo
presenti nel mezzo della valle indica un’età di 65,5 +/- 0,6 milioni di anni. Anche i ritrovamenti di sedimenti
liquefatti nello stesso sito sembra sostenere la teoria di una scivolamento terrestre brusco in seguito
all’impatto di un bolide (Busby, 2002 and Yip et al, 2002).
Le analisi compiute con la Cromatografia Liquida ad Alta Pressione (HPLC) sul fullerene C60 and C70 che si
forma durante incendi nelle argille K-T sono in linea con la teoria degli incendi sviluppatisi dopo l’impatto
(Heymann et al 1996).
La Teoria dei Trappi del Deccan
I Trappi del Deccan si trovano nella parte centro-occidentale dell’India e costituiscono l’area vulcanica più
estesa nella Terra con una superficie di circa 500.000 km2 ricoperta di lava basaltica. McLean iniziò ad
analizzare la perturbazione del ciclo di carbonio nel limite K-T nel 1977, ma soltanto nel 1979 iniziò ad
associare tali perturbazioni ai Trappi di Deccan. Nel 1981, affermò che il pennecchio di mantello dei trappi di
Deccan perturbava il ciclo di carbonio nel limite K-T che provocò, come conseguenza, l'estinzione di massa
e il rilascio dell'iridio dai fumi vulcanici (Courtillot, 1999).
L’eruzione iniziò subito prima della formazione del limite K-T e si pensa sia durata circa 200.000/500.000
anni. Il rilascio di grandi quantità di ceneri vulcaniche, biossido di carbonio e altre sostanze volatili durante
un’eruzione porta alla formazione di piogge acide, effetto serra e esaurimento di ozono. La teoria vulcanica
sostiene un’iniziale abbasamento delle temperature di 3-5° C a causa delle polveri rilasciate durante
l’eruzione, seguito da drastici cambiamenti climatici di lunga durata a seguito di un aumento della
temperatura globale di circa 5° C. Gli oceani non furono stati in grado di disperdere una quantità così
consistente di biossido di carbonio e di conseguenza la fotosintesi si ridusse in maniera significativa
provocando la morte degli organismi meno in grado di adattarsi alla vita marina.
Sulla presenza di grandi quantità di iridio gli scienziati che sostengono la teoria vulcanica concordano sul
fatto che l’accumulo di iridio derivi da materiale erotto. Recenti misurazioni di emissioni vulcaniche per le
eruzioni nelle Hawaii hanno però mostrato livelli di iridio troppo bassi per aver potuto originare le alte
concentrazioni riscontrate nei campioni del limite K-T (Finnegan, 1990). Abbott e Isley invece hanno
riscontrato che il vulcanesimo nei Trappi di Deccan iniziò dopo l'impatto della meteorite a Chixculub, e fu
una conseguenza dell’impatto stesso (Abbott & Isley, 2002).
Recenti modelli matematici hanno dimostrato che il riscaldamento (effetto serra) prodotto dal vulcanesimo
dei Trappi di Deccan di circa 2°C è troppo basso per poter essere associato all'estinzione di massa avvenuta
nel limite K-T (Caldeira and Rampino 1990). Questo innalzamento può essere invece considerato la causa
dell’estinzione di specie con determinazione del sesso in funzione della temperatura (Rage, 1998).
Conclusioni
Ad ora, non si può dire che gli scienziati abbiano raggiunto una conclusione finale, e la questione continua ad
essere dibattuta animatamente. Ogni anno vengono pubblicati vari articoli in tutto il mondo con nuove prove
a sostegno dell'una o dell’altra teoria, ma ancora non è stata trovata una prova contundente che possa essere
accettata da entrambe le parti.
Ringraziamenti
Vorei ringraziare il Dr. Hollis per il Suo aiuto nella mia ricerca, Dott.ssa Paola Lucidi traduttrice del
Bollettino della Comunità Scientifica Italo-Australiana e la Dott.ssa Paola Cesaroni che mi ha aiutato a
tradurre parte della terminologia della biologia e geologia.
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Email: [email protected]
Articolo originale in inglese
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