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2018-01-23 10:31

Mors tua, vita mea

L'ESTINZIONE DEI DINOSAURI

di: 
Paolo Saraceno

Nei due precedenti articoli abbiamo parlato del rischio asteroidi e delle tecniche che si stanno mettendo a punto per evitare che colpiscano la Terra. Qui racconteremo l’impatto che 65 milioni di anni fa causò la quinta ed ultima estinzione di massa della storia biologica del pianeta eliminando il 50% circa delle specie esistenti e tutti i dinosauri di grandi dimensioni (i piccoli sopravvissero e divennero gli uccelli). Un evento raro a cui difficilmente oggi sopravvivremmo. Prima di raccontare quell’episodio accenneremo brevemente ai dinosauri e al loro mondo; una specie che per milioni di anni ha dominato la Terra impedendo ai mammiferi di evolvere ed arrivare alla nostra specie.

Il tiepido mondo dei dinosauri
I dinosauri comparvero sulla Terra nella stessa epoca in cui comparvero i mammiferi, circa 200milioni di anni fa e dominarono il pianeta per 135 milioni d’anni. Scomparvero improvvisamente a causa di un evento le cui origini sono rimaste incerte fino a pochi anni fa. Vivevano in tutte le zone della Terra, anche in quelle polari e avevano dimensioni che andavano dai 20 cm (una gallina) sino alle 70 tonnellate di peso del Brachiosaurus o ai 18 metri di altezza dello Sauroposeidon (un palazzo di 5 piani). Dopo la loro scomparsa, nessun altro animale ha mai raggiunto dimensioni simili. Erano anche longevi: i più grandi vivevano più di cento anni e, secondo alcuni studiosi, anche due secoli (in natura la vita media di una specie è, in prima approssimazione, proporzionale alle sue dimensioni).

I dinosauri sono stati spesso considerati dei rettili ma in realtà erano diversi: avevano zampe dritte e camminavano con il corpo staccato da terra (mentre i rettili hanno zampe piegate e il ventre vicino al terreno); molti erano bipedi, caratteristica che è rimasta negli uccelli. Erano probabilmente animali a sangue caldo, come si deduce dalle piume e dai peli che ricoprivano il loro corpi e dal fatto che vivessero nelle zone polari. Consumavano grandi quantità di cibo; caratteristica, anche questa, degli animali a sangue caldo che usano per riscaldarsi (i rettili possono digiunare per mesi, gli animali a sangue caldo no). Rispetto ai rettili erano più evoluti: vivevano in branco con gerarchie ben definite, avevano una forte socialità, accudivano la prole che spesso allevavano dentro nidi che venivano riparati di anno in anno, un comportamento anche questo restato negli uccelli.

I dinosauri carnivori erano dei predatori intelligenti e veloci che cacciavano spesso in branco; al loro dominio incontrastato si attribuisce il mancato sviluppo di altre specie, tra cui quella dei mammiferi che per tutta la durata del lor regno rimasero in una nicchia evolutiva non superando le dimensioni di un topo.

Il clima ai tempi dei dinosauri era diverso dall’attuale: nei periodi interglaciali (come quello che stiamo vivendo) la temperatura era di 6 - 12°C più alta di quella di oggi, non c’erano ghiacci ai poli e, di conseguenza, il livello dei mari era di 70 metri più alto. L’umidità era elevata e l’abbondanza di CO2 in atmosfera era di 1200 ppm, contro i 400 ppm di oggi e i 280 ppm dell’era preindustriale (1).

I continenti, in prima approssimazione, apparivano come in Figura 1: l’India era un’isola, l’Himalaya non esisteva così come il Mediterraneo. Per l’alto livello dei mari, l’Europa, l’Africa e l’America del nord erano degli arcipelaghi (situazione che si ripeterebbe oggi se i ghiacci polari dovessero sciogliersi).

Figura 1: La distribuzione delle terre emerse nel tardo cretaceo, prima dell’evento che portò alla scomparsa dei dinosauri.© Ron Blakey, NAU Geology

Il tiepido clima dell’epoca era causato dalla posizione dell’America del sud che era separata da quella del nord ed era invece legata all’Antartide attraverso una serie di bassi fondali. La separazione tra America del sud e Antartide, avvenuta 35 milioni di anni fa, e la formazione dello stretto di Drake, largo oggi 800 km e profondo 4000 metri, è  la causa del clima attuale, tra i più freddi della storia del nostro pianeta. Con la separazione dei due continenti, si è infatti creata la sola zona della Terra dove è possibile muoversi lungo un parallelo senza incontrare terre emerse, rendendo così possibile ai venti dominanti istaurare una corrente circumpolare che da allora impedisce alle correnti calde tropicali di raggiungere l’Antartide e riscaldarla come fa la corrente del Golfo nel nord Europa.

L’Antartide, isolata termicamente, ha cominciato ad accumulare neve sulla sua superficie raffreddando così l’intero pianeta (i ghiacci riflettono la luce del sole) ed abbassando il livello dei mari. Con il passare del tempo e il diminuire della temperatura i ghiacci hanno cominciato a coprire la Groenlandia e l’Oceano Artico arrivando al clima relativamente freddo della nostra epoca.

 

Lo strato KT
Per molti anni, le ipotesi più credibili per spiegare l’estinzione dei dinosauri sono state due: grandi eruzioni vulcaniche (la maggior parte delle estinzioni di massa sono collegate ad eruzioni vulcaniche) e la caduta di un asteroide. Entrambe possono provocare gli sconvolgimenti climatici che sono alla base di tutte le estinzioni di massa (per avere un’estinzione di massa serve un fenomeno globale che solo i cambiamenti climatici possono causare) e, probabilmente, vi hanno concorso entrambe. 

La tesi delle eruzioni vulcaniche era plausibile perché, in quel periodo, vi fu in India (che era un’isola, figura 1) una serie di violentissime eruzioni vulcaniche con l’emissione di un milione di chilometri cubi di lava che portarono alla formazione del grande altopiano del Deccan. L’ipotesi vulcanica, come causa principale dell’estinzione, era però debole perché le eruzioni erano avvenute un milione di anni prima e, soprattutto, perché la scomparsa dei dinosauri era avvenuta in modo rapido, incompatibile con un’eruzione durata più di 500.000 anni. Nei fossili c’è comunque evidenza dell’estinzione causata da quella terribile eruzione su di cui si è poi inserita la grande estinzione che ha causato la scomparsa dei dinosauri.

Nel 1980 ci fu la scoperta che aiutò a chiarire la situazione: il premio Nobel per la fisica Luis Alvarez assieme al figlio, il geologo Walter Alvarez, studiando le rocce della Gola del Battacchione, nei dintorni di Gubbio, trovò nei depositi geologici dell’epoca, uno strato ben identificabile che fu poi trovato in tutte le regioni della Terra (Figura 2). Lo strato separava in modo netto i depositi sottostanti che contenevano fossili di dinosauro da quelli sovrastanti che non li contenevano, facendo così intuire che lo strato era correlato con l’evento che aveva provocato l’estinzione.

Lo strato fu chiamato KT perché la scomparsa dei dinosauri indica la fine del Cretaceo (che in tedesco si scrive con la K) e l’inizio del Terziario. Il fenomeno che ha provocato la fine dei dinosauri è anche detto evento KT. Lo strato KT ha uno spessore che varia nelle diverse zone della Terra: a Gubbio e in tutte le località europee, asiatiche ed africane è di alcuni centimetri, mentre in Messico (figura 2), nei Caraibi e nel Texas può superare il metro. Questo ha fatto capire che il fenomeno responsabile dell’estinzione doveva essere avvenuto in quelle zone. L’esame dello strato KT ha mostrato che esso contiene Iridio, polveri di quarzo e microscopiche particelle di cenere. La loro presenza ha permesso di ricostruire quello che è avvenuto in quel tragico momento.

Figura 2: In corrispondenza all’epoca  dell’estinzione dei dinosauri si è trovato, nelle rocce di tutti i continenti, uno strato chiamato “KT boundary layer” al di sopra del quale non ci sono resti di dinosauro. In alto, a sinistra, lo strato come si presenta in Italia vicino a Gubbio, a destra a Ramonal nello stato del Quintana (Messico) e sotto, a Carvaca in Spagna. Lo strato ha uno spessore di alcuni centimetri in Italia e Spagna, più di un metro in Messico, indicando così che l’evento che ha causato l’estinzione dei dinosauri deve essere avvenuto in quella zona. © in alto  Museum of Natural History Berlin ;  sotto © USGS 

L’Iridio è un materiale raro nella crosta terrestre perché all’inizio, quando la Terra era ancora fusa, è sprofondato nel mantello e nel nucleo terrestre perché pesante. L’Iridio è invece abbondante negli asteroidi e lo si trova talvolta nei materiali eruttati dai vulcani (che lo riportano in superfice). La sua presenza nello strato KT era quindi in accordo con entrambe le ipotesi: quella dell’impatto di un asteroide e quella vulcanica. Le polveri di quarzo facevano invece propendere per l’impatto dell’asteroide. Le ceneri erano invece una sorpresa, la loro composizione corrispondeva a quella che si sarebbe prodotta bruciando una foresta. Un incendio enorme visto che la quantità di cenere contenuta nello strato è di circa 70 miliardi di tonnellate.

La prova che l’estinzione fosse stata causata dalla caduta di un asteroide, fu trovata nel 1990, da A. Hildebrand dell’Università di Calgary (Canada) che con misure gravimetriche scoprì a Chicxulub, nel Golfo del Messico, i resti del cratere causato dall’impatto (Figura 3). Un cratere di 180 km di diametro, che non era stato scoperto prima perché seppellito da grandi quantità di detriti. La scoperta avvenne misurando con estrema precisione il campo di gravità della zona e tracciando la forma delle strutture che l’avevano causato (una tecnica usata per individuare i depositi di idrocarburi). 

Dalle dimensioni del cratere si stima che l’energia sprigionata da quell’impatto fu pari all’esplosione di un miliardo di bombe nucleari analoghe a quella di Hyroshima. Dall’energia sprigionata, ipotizzando che l’impatto fosse avvenuto alla velocità di 10 km/sec, si è stimato che l’asteroide doveva avere un diametro di 10 km circa.

Figura 3: In alto a sinistra, il punto dell’impatto dell’ asteroide che ha causato l’estinzione dei dinosauri. A destra, l’immagine del cratere di 180 km di diametro come si presenta oggi con forti segni di erosione. (© LPI)

 

La ricostruzione dell’evento
Le dimensioni del cratere e il contenuto dello strato KT (fig. 2), hanno aiutato i ricercatori a ricostruire quel terribile evento: l’enorme energia sprigionata dall’urto con la Terra disintegrò l’asteroide scagliando in cielo circa cento miliardi di tonnellate di roccia. Il 10% di questo materiale fu lanciato in cielo con una velocità sufficiente a sfuggire dall’attrazione gravitazionale terrestre e si è disperso nello spazio (sulla Terra si sono trovati meteoriti di origine Marziana che hanno avuto un’origine simile). Il resto è rimasto in orbita attorno alla Terra per tempi dell’ordine delle ore sino ad alcuni mesi, per poi  ricadere al suolo con una pioggia di piccoli asteroidi che, per mesi, hanno arroventato l’atmosfera del nostro pianeta.

I detriti più massici, arrivarono al suolo e provocarono incendi ovunque. Si stima che oltre la metà delle foreste della Terra fu distrutta dagli incendi e questa è l’origine dei 70 miliardi di tonnellate di cenere trovati nello strato KT. Fu anche prodotta una quantità enorme di gas serra, si stimano almeno 10.000 miliardi di tonnellate di anidride carbonica e 100 miliardi di tonnellate di metano, 500 volte le quantità che oggi produciamo in un anno bruciando i combustibili fossili (50.000 volte le quantità prodotte oggi dai vulcani in un anno). Le ceneri degli incendi e le polveri sollevate dall’urto avvolsero la Terra in una cappa oscura e per un anno almeno impedì alla luce del sole di raggiungere il suolo.    

Un evento terribile per gli esseri viventi che abitavano il nostro pianeta: al momento dell’impatto, terremoti spaventosi hanno sconquassato il pianeta, seguiti da onde di maremoto che nelle regioni vicine all’impatto hanno raggiunto altezze comprese tra i 500 e i 1000 metri, sufficienti ad attraversare gran parte dei continenti. Tracce del materiale trasportato da quelle enormi onde sono state trovate ad Haiti, a Cuba, nel Messico e in Texas ed hanno aiutato a definire il punto d’impatto dell’asteroide. Questa è la ragione per cui, in quelle regioni, lo strato KT è più spesso di quello che si osserva in altre zone della Terra (figura 2 in alto a destra).

Le specie che sopravvissero ai terremoti, al maremoto e al fuoco si trovarono in un mondo completamente avvolto dall’oscurità. La temperatura della Terra che, per l’energia sprigionata dall’impatto e dagli incendi, aveva raggiunto valori altissimi, cominciò a scendere. Dopo poco tempo il pianeta fu avvolto dal gelo. Senza la luce del sole, i vegetali e il plancton del mare morirono e con essi scomparve la base della catena alimentare di tutte le specie viventi. I pochi animali di grandi dimensioni che erano scampati ai cataclismi iniziali non ebbero nessuna possibilità di sopravvivere, avevano bisogno di mangiare grandi quantità di cibo che non esistevano più; i primi a morire furono gli erbivori, poi i carnivori che si nutrivano di loro.  

Quando, dopo qualche anno, il cielo si schiarì di nuovo, il gas serra presente nell’atmosfera (prodotto dagli incendi) portò ad una crescita di circa 11 gradi la temperatura della Terra. Le specie sopravvissute si trovarono così a dover combattere con un clima torrido e con gran parte del pianeta trasformato in un deserto. I grandi dinosauri, malgrado la loro adattabilità agli ambienti più diversi, erano però da tempo scomparsi, assieme ai rettili volanti, a quelli marini e agli ammoniti. Sopravvissero gli animali di piccole dimensioni come i mammiferi, che più facilmente degli altri, avevano trovato rifugio sottoterra per difendersi dal caldo e dal freddo e che avevano bisogno di meno cibo degli animali più grandi. Sopravvissero anche alcuni piccoli dinosauri che nel tempo divennero gli uccelli che, come i loro antenati, vivono  in tutte le zone della Terra dall’equatore alle regioni artiche. 

Le simulazioni fatte al calcolatore, mostrano che le regioni settentrionali dell’America, dell’Europa e dell’Asia non furono colpite dagli incendi e questo è in accordo con i risultati dello studio dei pollini che mostra come le specie vegetali si ridussero, ma non scomparvero del tutto. Ci volle almeno un anno perché il sole tornasse a splendere facendo nuovamente germinare i semi. L’esame dei sedimenti dell’epoca indica che ci vollero ben 130.000 anni perché il plancton e le piante riportassero il ciclo del carbonio ai valori che c’erano prima dell’impatto, mentre  per il flusso di materia organica verso egli oceani ci vollero 3 milioni d’anni.

La scomparsa dei dinosauri spesso è presa ad esempio da chi sostiene che noi esistiamo per caso; perché il verificarsi di una serie di fortunate coincidenze, tutte altamente improbabili: di cui l’estinzione dei dinosauri è l’esempio macroscopico (sono tutte domande legate alla nascita ed all’evoluzione della vita). E’ infatti innegabile che lo sviluppo dei mammiferi è avvenuto solo dopo la scomparsa dei dinosauri malgrado essi fossero presenti sul pianeta da più di 100 milioni di anni.

Si può quindi dire che noi esistiamo perché un asteroide colpendo la Terra ha eliminato i dinosauri che impedivano la nostra evoluzione? Se quell’evento non si fosse verificato, il mondo sarebbe ancor oggi dominato dai dinosauri? Nel qual caso essi sarebbero arrivati al nostro livello evolutivo? A quest’ultima domanda le risposte sono generalmente negative, i dinosauri non avevano raggiunto il nostro livello in 135 milioni di anni, perché mai avrebbero dovuto raggiungerlo nei successivi 65 milioni? Si può quindi concludere che noi esistiamo perché un asteroide ha colpito la Terra?

Queste sono le domande che si pone chi riflette sul significato universale della nostra esistenza e gli scienziati che ragionano sulla possibilità di trovare forme di vita intelligente “altrove”, ipotizzando ovviamente che noi si sia intelligenti (probabilmente anche i dinosauri pensavano di esserlo..).

 

* Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziale (INAF-IAPS)

Articolo adattato da: Paolo Saraceno, Il Caso Terra, Mursia 2007

 

NOTE

(1) Questo non significa che la crescita della CO2 in atmosfera e il “riscaldamento globale” non siano un problema. Se dovessimo tornare al tiepido clima dei dinosauri  il livello degli oceani salirebbe di 70 metri e gran parte delle zone dove oggi vive l’umanità diverrebbero inabitabili perché sommerse (figura 1) o troppo calde.