mercoledì 6 maggio 2020

Un nuovo fossile dal Madagscar getta luce su un gruppo ancora oscuro di mammiferi mesozoici: i gondwanateri



Un fossile recentemente scoperto in Madagascar, praticamente completo tranne che per una parte del cranio (una bella novità per un mondo, quello dei mammiferi, la cui storia è essenzialmente una storia di denti), ci ha finalmente consentito di capire come erano fatti gli esponenti di un clade di antichi mammiferi particolare, i gondwanateri, vissuti tra il giurassico e l'eocene e diffusi in tutti i continenti che facevano parte del Gondwana tranne l'Australia (a quanto ne so) e soprattutto la loro posizione filogenetica nell'albero dei mammiferi.


Eomaia scansoria, un classico mammifero mesozoico
simile ad un toporagno (da Wikispecies)
LA DIVERSITÀ NEI MAMMIFERI MESOZOICI. Non è un fatto molto noto, ma la diversità dei mammiferi mesozoici era estremamente più ampia di quella attuale: oggi sono divisi in 3 sottoclassi, di cui i placentati rappresentano la stragrande maggioranza; ci sono poi alcuni marsupiali, la stragrande maggioranza dei quali vive in Australia, con qualche specie nelle Americhe, come gli opossum; anche i pochi monotremi residui (l’ornitorinco e le echidne) vivono in Australia e Nuova Guinea; nel Giurassico – Cretaceo di mammiferi ce n’erano invece almeno 7 lineealmeno dal punto di vista dei piani corporei. E tutto questo nonostante il fatto che, per dirla come Dawkins, la maggior parte fossero esserini simili ai toporagni (la maggior parte... sono note rimarchevoli eccezioni, persino dei mammiferi volanti – Volaticotherium antiquus – e qualche altro era più lungo, anche fino al metro e oltre). 


I MAMMIFERI: UNA STORIA (PERLOPIÙ) DI DENTI. La storia dei mammiferi mesozoici è molto difficile da ricostruire, in quanto caratterizzata oltre dalla loro grande diversità da una scarsezza di reperti (vivevano in ambienti terrestri in cui la fossilizzazione non era facile). Ne segue che la loro storia giurassica (e non solo, anche quella cretacea e quella terziaria) sia soprattutto una storia di denti (o al massimo di mascelle…), tanto è vero che la terminologia a livello di sottoclassi parla in genere di caratteristiche dentali: docodonti, triconodonti, australosfenidi, multitubercolati, boreosfenidi e quant’altro. 
A dimostrazione di questo, in ogni articolo come si deve che presenta un nuovo mammifero mesozoico troviamo frasi da iniziati che documentano molto bene gli studi sui denti. Per esempio si legge come Castorocauda si distingua "da altri docodonti per la morfologia compressa lateralmente e ricurva di m1–2 e dalle seguenti caratteristiche di m3–6: cuspidi g larghe uguali o subeguali in altezza alle cuspidi c dal sistema di chiusura dei molari adiacenti; cuspide e crescente e; creste b-g e c-g con tagli a V" etc etc (Sullivan et al., 2014).
Tutte osservazioni fondamentali per la determinazione di un mammifero fossile e ammiro la precisione di queste osservazioni, però immagino che capiate come mai anche io quando leggo articoli sull’argomento le salto a piè pari, limitandomi a esaminare le conclusioni del lavoro, cioè cosa faceva per stare al mondo il proprietario di quei denti e qual’era la sua posizione nel quadro dei mammiferi mesozoici. Di Castorocauda è stato trovato – fatto appunto estremamente raro – anche lo scheletro post-craniale, grazie al quale è stato dimostrato che viveva in un ambiente acquatico, e infatti il suo nome è dovuto alla sua coda, simile a quella dei castori (non sono ancora riuscito a capire bene se i docodonti siano considerati anch’essi triconodonti.. non sparatemi per questo ...)


I GONDWANATERI. Tra tutti i gruppi di mammiferi mesozoici ce n’è uno che mi ha particolarmente incuriosito, perché dal punto di vista del nome rappresentano una eccezione alla tradizione tassonomica: anzichè dai denti, il loro nome prende origine dall’essere forme esclusive del Gondwana, il nucleo che ha resistito più a lungo del supercontinente assemblatosi tra 600 e 500 milioni di anni. Il nome Gondwana può trarre in inganno, perché insieme al Gondwana che conosciamo comunemente, quello Permo – Triassico formato da Sud America, Afro-Arabia, Madagascar, India, Australia e Antartide e frammentatosi nel mesozoico, il supercontinente comprendeva praticamente tutte le terre emerse dell’epoca e per questo sarebbe utile una distinzione fra questo “grande Gondwana” dell’epoca e il Gondwana permo – triassico post- Pangea: di conseguenza – pertanto – mi piace molto (e l’ho adottata e diffusa) l’idea di Powell e Dalziel di aver chiamato questo grande continente “Pannotia”, riservando il termine Gondwana quindi alla parte superstite 200 milioni di anni fa di quella Pangea di 300 milioni di anni prima (Powell et al, 1995). Si tratta dei Gondwanateri, nome istituito da Alvaro Mones nel 1987. La loro collocazione all’interno dei vari gruppi di mammiferi non è sicura, anche se spesso sono stati associati ai multitubercolati. Al solito, come per la maggior parte dei mammiferi mesozoici, i gondwanateri sono conosciuti per i denti. Ne sono stati trovati in quasi tutto il Gondwana: Africa, America meridionale, Antartide, India; non mi risultano invece ritrovamenti in Laurasia (beh, altriment non si chiamerebbero Gondwanateri…) ma, caso strano, neanche  in Australia… (chissà perché… non ci sono mai arrivati o ancora non ne sono stati scoperti i resti?)
Dal punto di vista temporale, hanno vissuto tra il Cretaceo e l’Eocene, e quindi hanno attraversato senza estinguersi del tutto l’estinzione di fine cretaceo, persino in India e quindi vicino ai trappi del Deccan.
Qualche anno fa oltre ai denti è venuto alla luce pure un cranio completo di un gondwanaterio in Madagascar, battezzato Vintana sertichi (Krause et al 2014). 


Il fossile di Adalatherium e una ricostruzione.
La barra è di 5 cm – da Krause et al (2020)
UN FOSSILE ECCEZIONALE DI GONDWANATERIO. In questi giorni è uscito un lavoro, in cui compare il "solito" Krause, in cui, oltre a tutte quelle sulla dentizione che corredano classicamente i lavori sui mammiferi mesozoici, di descrizioni ce ne sono tante di più, perché si parla di uno scheletro quasi completo, talmente ben conservato da mostrare ancora diversi particolari con una estrema finezza: numerose ossa sono ancora articolate e sono pure presenti delle cartilagini. Una scoperta eccezionale, quindi. Adalatherium hui (così è stato chiamato) è vissuto nell’attuale Madagascar nel Maastrichtiano, quindi alla fine del Cretaceo. 
Il cranio ha delle somiglianze con quello di Vintana, che era sicuramente erbivoro. Lo scheletro dimostra che Adalatherium era un animale terrestre, senza abilità natatorie particolari e quindi i suoi antenati erano già lì quando il Madagascar si è separato dal Gondwana. Nulla è stato detto dal punto di vista della dieta, anche se in America meridionale i Gondwanateri più grandi (che erano comunque molti più piccoli di lui) erano erbivori con dieta prevalentemente composta da vegetali molto abrasivi. 
Ho detto molto più piccoli di lui perché una caratteristica curiosa sono le dimensioni, sia di Adalatherium che di Vintana: i mammiferi mesozoici, con poche eccezioni, erano molto piccoli e i gondwanateri non facevano eccezione fino alla scoperta di Vintana. Forse le dimensioni maggiori di queste due specie sono proprio connesse alla circostanza di fare parte di una fauna insulare. Giova inoltre far notare che il fossile appartiene ad un individuo non ancora maturo, diciamo quindi un sub-adulto e quindi le dimensioni dell’adulto dovevano essere ancora maggiori. Non solo, ma se Adalatherium poteva avere le dimensioni di un gatto, Vintana era anora pià grosso e poteva raggiungere gli 8 kg. Una bella differenza con i “normali” mammiferi dell’epoca, non solo gondwanateri!

Il Madagascar nel Maastrichtiano
IL MADAGASCAR, UN'ISOLA DI BIODIVERSITÀ GIÀ NEL CRETACEO SUPERIORE. Ma perché questi due gondwanateri sono così grandi? All’epoca di Adalatherium era in corso l'apertura dell'Oceano Indiano, nel cui quadro il Madagascar era già isolato da almeno una ventina di milioni di anni; pertanto la situazione biologica anche allora come oggi mostrava delle differenze notevoli con le faune dei continenti vicini; fra l’altro c’erano rane predatrici enormi (per gli standard delle rane, si intende, e la loro ferocia è argutamente testimoniata dal nome: Beelzebufo), coccodrilli erbivori ed altre amenità varie. Persino i teropodi erano molto particolari. Quindi è possibile che sia proprio l’insularità la chiave di queste dimensioni anomale...
La presenza di uno scheletro completo ha ovviamente consentito di andare “oltre la dentizione” con le analisi filogenetiche e quindi è stato permesso finalmente di precisare meglio il posto dei Gondwanateri. In bibliografia ci sono diverse ipotesi: da Multitubercolati veri a gruppo a se stante parallelo ad essi (sister group), a Mammiferi generici senza capire bene le loro relazioni filogenetiche, fino  a collocarli persino fra i placentati, affini agli xenartri (insomma, ai bradipi e agli armadilli).

GONDWANATHERI E MULTITUBERCOLATI. Adesso lo scheletro completo di Adalatherium ha ha permesso di confermare la parentela dei gondwanateri con i multitubercolati, l’ipotesi che godeva già – diciamo così – delle maggiori simpatie e particolarmente sostenuta proprio da David W. Krause. In pratica i Gondwanateri sarebbero dei multitubercolati arrivati molto presto nel Gondwana dove si sono successivamente espansi ed evoluti e che Krause et al (2014) avevano già indicato nel lavoro su Vintana. 
Dallo stesso lavoro si vede che il clade multitubercolati - Gondwanateri ha antenati comuni più recenti con i placentati e i marsupiali rispetto ai monotremi, che quindi sono in posizione ancora più esterna. La diversificazione sarebbe avvenuta ancora nel Triassico, quindi ben prima del Giurassico.
Gli stessi Autori pongono la separazione fra i due gruppi nel Giurassico inferiore. Su questo devo notare che l’evento si colloca in pieno recupero di biodiversità dopo un evento di estinzione minore, legato alla messa in posto dei basalti di Karoo. È possibile che il clade multitubercolati / gondwanateri abbia saputo approfittare bene del significativo avvicendamento fra le specie vegetali di prima e dopo l’evento. Da notare che come loro, anche i multitubercolati hanno resistito al K/T e si sono estinti solo alla fine dell’eocene. 
Una ultima considerazione è su come si riproducevano i Gondwanateri. I multitubercolati avevano probabilmente una riproduzione simile a quella dei marsupiali e quindi è possibile che le stesse caratteristiche fossero proprie anche dei Gondwanateri. 


Filogenesi dei mammiferi mesozoici da Krause (2014)

Krause et al. (2014) First cranial remains of a gondwanatherian mammal reveal remarkable mosaicism. Nature 515, 512–517 (2014) 

Krause et al (2020) Skeleton of a Cretaceous mammal from Madagascar reflects long-term insularity Nature, 10.1038/s41586-020-2234-8

Mones (1987) Gondwanatheria, un nuevo orden de mamiferos sudamericanos Comunicaciones paleontologicas del museo de historia natural de montevideo 1/18

Powell et al (1995) Did Pannotia, the latest Neoproterozoic southern supercontinent, really exist?: Eos (Transactions, American Geophysical Union), Fall Meeting,76,46, p.172
3.

Sullivan C. et al (2014) Vertebrates of the Jurassic Daohugou biota of Northeastern China. Journal of Vertebrate Paleontology 34/2, 243–280 

domenica 3 maggio 2020

Il terremoto di Creta del 2 maggio 2020


Non è certo un evento eccezionale quello di Creta: da quelle parti l'attività sismica è abbastanza importante. Anzi è l'area europea dove la frequenza dei terremoti è maggiore. Meno male che l'evento ha avuto l'epicento in mare aperto e non è stato sufficiente per arrecare grossi danni sulla terraferma, tantomeno uno tsunami come accadde nel 365 (quello che distrusse Alessandria d'Egitto e anche le coste siciliane). L'area di Creta presa da sola ha una tettonica molto semplice ma in realtà quello che la circonda è piuttosto complesso e, a sud dell'isola, ancora in parte sconosciuto.

A poche ore dall’evento i dati stanno tutt’ora arrivando e in particolare si perfezionano quelli su parametri come la Magnitudo (che è tra 6.6 e 6.7), la profondità (alle 17,30 ora italiana USGS la dà a 17 km – ricordiamo che il valore standard iniziale è sempre 10 … diffidate quando vedete profondità 10 km, specialmente a poche ore dall’evento!!). Il meccanismo focale oltre ad una compressione evidenzia una certa componente trascorrente. Quindi il movimento è obliquo. Si segnalano ovviamente molte repliche (quelle più forti fino ad ora un M 5.2 40 minuti dopo l’eventi principale e un M 5.4 3 ore e mezzo dopo). 

Eventi sismici con M 6 o più dal 1972
Nei giorni precedenti c’è stata una sismicità evidente tra la costa turca e alcune isole dell’Egeo, ma si tratta di eventi abbastanza normali per un'area in cui, come ho detto all'inizio, la sismicità di fondo è molto elevata.
Creta non è certo nuova a terremoti di questa entità: solo dal 1972 il catalogo IRIS segnala 23 eventi a M uguale o superiore a 6 nei dintorni dell’isola, di cui 5, compreso questo, tra 6.5 e 6.8.
Inoltre è il teatro del terribile terremoto del 365 d.C., che generò lo tsunami che distrusse Alessandria e non solo e di cui ho parlato qui.

IL QUADRO TETTONICO è apparentemente molto semplice: la placca africana si incunea sotto quella euroasiatica. 
La distribuzione dei terremoti lo dimostra: la carta qui accanto segnala i terremoti a profondità maggiore (pallino blu tra 30 e 70 km – pallino verde tra 70 e 150) a nord del limite superficiale fra le placche (la linea gialla): terremoti a quella profondità non possono che essere dovuti alla presenza di una crosta che sta scendendo nelle profondità del mantello; la stessa situazione è segnalata dalla tomografia sismica, nella quale si evidenzia una zona relativamente più fredda che corrisponde appunto alla crosta oceanica del Mediterraneo orientale in subduzione (Carafa et al, 2015). 
Velocità GPS da Show et al (2008)
La subduzione della placca africana genera ovviamente del vulcanismo, anche se un po' occasionale. È comunque importante notare la presenza di un vulcano del calibro di Santorini e di qualche altro edifico sottomarino vicino. Altri vulcani sono segnalati come attivi nell’Olocene; in età storica nel III secolo a.C. una eruzione è stata prodotta dal Methana (costa NE del Peloponneso) e una eruzione con lanci di ceneri (forse vulcano-freatica) è segnalata a Milos in epoca romana. Ci sono poi altri edifici caratterizzati da attività idrotermale in alcune isole. Mi pareva che ci fosse stata anche qualche eruzione da qualche parte nel XVI secolo ma adesso non ritrovo appunti in materia. A sud di Creta la fossa di omonima ha lo stesso significato delle fosse che bordano l’Oceano Pacifico: l’espressione geografica della subduzione di una crosta oceanica sotto una crosta continentale. Le cose si complicano quando si vede che non esiste un vero bacino di retroarco: probabilmente questa mancanza è dovuta alla forte spinta della crosta europea che impedisce fenomeni distensivi nella crosta continentale sotto il mare Egeo. Le spinte tettoniche sono molto evidenti specialmente in Turchia, dove lungo le coste del Mar Nero e un po' all’interno si trova la tristemente nota faglia dell’Anatolia, dove l’Anatolia scorre verso ovest rispetto all’area del Mar Nero. Ma tutta la Grecia, il Mar Egeo e le coste turche sono scosse continuamente da terremoti in una fascia estremamente larga.
La convergenza fra le placche è dimostrata anche dalle misurazioni GPS: Show et al (2008) hanno indicato che l’intero arco ellenico dalla costa dell’Anatolia a quella ionica della Grecia si muove di circa 35 mm/anno verso sudovest rispetto all’Europa stabile (le misure Gps devono essere sempre relative a qualcosa), mentre l’Africa si muove a pochi mm/anno verso NW (Zeman et al, 2010). Ovviamente mancano purtroppo dati del fondo marino, per ottenere i quali al momento non è ancora stata realizzata una tecnologia adatta.
Queste velocità quindi indicano una convergenza in corso che più o meno era quella ipotizzata: è “bello” vedere che le misurazioni GPS abbiano nella maggior parte dei casi confermato i movimenti supposti da quando intorno al 1960 il paleomagnetismo ha dimostrato definitivamente che i continenti sono soliti vagare sul globo terraqueo e John Tuzo Wilson teorizzò la tettonica delle placche (LINK). In ogni caso i dati GPS hanno evidenziato anche qualche movimento meno apparente con i soli dati geologici e hanno gettato un po' di luce su alcune situazioni enigmatiche. Il mio gruppo è invece stato il primo al mondo ad usare a vasto raggio i dati InSAR, ma per adesso ci siamo limitati all’area italiana (Farolfi, Piombino e Catani, 2019).
La componente trascorrente evidenziata dalla “beach ball” di USGS è interessante: infatti recentemente è stato visto come la fascia a nord Creta sia soggetta a una deformazione laterale molto importante (Tsampouraki-Kraounaki e Sakellariou, 2017).

A SUD E A EST DI CRETA: UNA ZONA COMPLESSA E DALLA STORIA ANCORA NON DEL TUTTO CHIARITA. Il Mediterraneo orientale è un luogo geologicamente molto significativo perché tra Gibilterra e l'Himalaya rappresenta l’ultimo resto della Tetide, l’oceano che si è formato tra Permiano e Giurassico tra l’Eurasia e America del nord da un lato, America del sud, Africa, Arabia e India dall’altro (probabilmente anche insieme all’Iberia e qualche altra area minore). Ho raccontato come tutta questa storia incominciò, nel Permiano quando si formarono alcuni dei graniti più significativi dell'Europa mediterranea dalle Alpi alla Sardegna all'Iberia e al Nordafrica e come da questi primi atti come si è aperto l'oceano tetideo. Il bacino del Levante ha due caratteristiche peculiari: una serie sedimentaria estremamente spessa che si è formata su una crosta oceanica  molto antica. Questa dovrebbe essere la prima crosta oceanica ad essersi formata a causa del processo di fratturazione della Pangea, iniziato giusto da queste parti quando ancora il processo di aggregazione del supercontinente non si era concluso in altre aree, come per esempio gli Urali: alcuni blocchi che ora compongono l’Asia di SE tra Anatolia, Iran e Afghanistan infatti sono i resti di piccoli microcontinenti staccatisi precocemente da quella che era destinata a diventare il blocco afro – arabico, e che si sono scontrati con parti dell’appena agglomerata Asia come il blocco del Kazhakstan nel Triassico (con qualche strascico successivo e che in seguito hanno continuato a mostrare una certa propensione alla deformazione (Mattei et al, 2014), tantochè oggi le vecchie linee lungo le quali questi microcontinenti si sono agglomerati fra loro continuano a muoversi a causa della spinta che produce più a est l’Arabia, a centinaia di km dall’attuale zona focale di convergenza, che è il prolungamento in Turchia orientale ed in Iran (gli Zagros) della collisione che ha provocato la crisi sismica di oggi (ne ho parlato qui). È curioso notare che il blocco arabico adesso esercita una spinta proprio su quelle aree che si erano staccate da esso alla fine dell’era paleozoica!

La spessa coltre sedimentaria del bacino di Levante impedisce uno studio diretto della crosta sottostante, per cui è difficile capirne l’epoca di formazione; in letteratura è in genere supposta tra la fine dell’era paleozoica e l’inizo dell’era mesozoica. Addirittura secondo Granot (2016) la sua formazione sarebbe avvenuta nel Carbonifero, 340 milioni di anni fa.


Carafa et al  (2015), Neotectonics and long-term seismicity in Europe and the Mediterranean region, J. Geophys. Res. Solid Earth, 120, 5311–5342, doi:10.1002/2014JB011751 

Farolfi, Piombino e Catani (2019) Fusion of GNSS and Satellite Radar Interferometry: Determination of 3D Fine-Scale Map of Present-Day Surface Displacements in Italy as Expressions of Geodynamic Processes Remote Sens. 2019, 11, 394; doi:10.3390/rs11040394

Granot (2016) Palaeozoic oceanic crust preserved beneath the 
eastern Mediterranean Nature Geoscience vol 9 / 2016 

Mattei et al (2014) Post-Cimmerian (Jurassic–Cenozoic) paleogeography and vertical axis tectonic rotations of Central Iran and the Alborz Mountains Journal of Asian Earth Sciences 102,  92–101 

Show et al (2009) Eastern Mediterranean tectonics and tsunami hazard inferred from the
AD 365 earthquake Nature Geoscience VOL1 APRIL2008 

Tsampouraki-Kraounaki e, Sakellariou 2017 Strike-slip deformation behind the Hellenic subduction: The Amorgos Shear Zone, South Aegean Sea 8th International INQUA Meeting on Paleoseismology, Active Tectonics and Archeoseismology (PATA), 13 – 16 November, 2017, New Zealand

Zeman et al (2010) deformation between african and eurasian plate estimated from the european and the egyptian gps geodetic networks results from preliminary processing Acta Geodyn. Geomater., 7/1, 129–137 



mercoledì 29 aprile 2020

le terme di Vespasiano e i sinkholes di San Vittorino (Rieti)


In Italia ci sono tanti luoghi particolari dove la geologia e la storia si intrecciano. Esaminando la geologia dell'Italia centrale ho notato la presenza di laghi sulfurei vicino a Rieti e allora ho cercato di saperne di più e ho trovato una storia interessante che non conoscevo. La valle del Velino prima che il fiume entri nella conca di Rieti, fra Cittaducale e Castel S. Angelo in epoca imperiale era uno dei centri di vacanza fondamentali, frequentati stabilmente persino da imperatori del calibro di Vespasiano e Tito. L’attrazione principale dell’area sono dei laghetti prodotti da sprofondamenti improvvisi di un’area ristretta (in termini geologici: sinkholes), distribuiti su tutta una piana intermontana con acque dal chimismo particolare. Per formarli hanno concorsi diversi fattori, fra cui l’abbondanza di piogge e la risalita dal profondi di fluidi mineralizzanti. Questi laghi sono stati studiati da diversi punti di vista: storico, naturalistico e geologico e rappresentano una delle tantissime curiosità di un territorio così variegato sotto tutti i punti di vista come quello italiano. 

Le Terme di Vespasiano a San Vittorino
I SINKHOLES DI SAN VITTORINO E LE TERME ROMANE. Tra Rieti e Antrodoco lungo la via Salaria si trova un complesso termale noto come Terme di Vespasiano, dal nome dell’imperatore che aveva una villa in zona, dove vi morì come il suo figlio e successore Tito. Siamo nella piana di San Vittorino, divisa fra i comuni di Cittaducale e Castel S.Angelo. Percorsa dal fiume Velino, questa piana intermontana appenninica ha una forma triangolare ed è delimitata come tutte le altre piane intermontane da faglie subverticali.
La piana di San Vittorino possiede una caratteristica molto particolare che ne ha guidato la storia, in particolare prima e durante l’età romana: la presenza di una serie di depressioni, che in termini tecnici sono definite sinkholes (all’incirca traducibile con buchi di sprofondamento, come i black holes sono i buchi neri). Un sinkhole è una depressione di forma circolare che si è formata per il collasso di una cavità carsica sotterranea (una dolina è un particolare tipo di sinkhole) e in questo momento di queste forme nei 7 km quadrati della piana se ne contano più di 30!
Una percentuale significativa dei sinkholes italiani ospita dei laghi o quantomeno delle pozze. E la piana di San Vittorino non fa eccezione, tutt’altro. Anzi, ospita uno dei più famosi esempi del genere, il lago di Paterno, il più grande sinkhole attivo dell’area. Ha una forma subcircolare (190×150 m) e pareti estremamente pendenti che giungono fino al fondo, piatto e profondo attualmente 54 metri dal piano di campagna. Un classico sinkhole, quindi….

Il lago di Paterno, noto in antichità come lago di Cutilia:
ha la tipica forma di un lago formatosi in un sinkhole
UNA STORIA ANTICA. Questa zona, talmente ricca di acque da ospitare le sorgenti del Peschiera, da cui proviene gran parte dell’acqua che disseta Roma, era nota ben prima di Vespasiano per le sue acque. In particolare il lago di Paterno era un centro di culto importante dei Sabini, dedicato alla dea Vacuna. 
Accanto al lago c’era una città – Acquae Cutilae – la cui fondazione risale probabilmente ai predecessori dei sabini, forse proprio legata a un culto religioso: è possibile che lo sprofondamento che ha formato il lago sia avvenuto davanti a testimoni, ai quali non deve essere stato difficile attribuire il tutto ad un intervento soprannaturale, gettando le basi per la frequentazione religiosa dell’area. La tradizione religiosa poi sarebbe passata ai sabini, insediatisi nell’area in conseguenza di fatti ancora abbastanza sconosciuti collocati tra l’improvviso collasso che pose fine alle grandi civiltà mediterranee alla fine dell’età del bronzo e il IX secolo a.C. e quindi l’evento deve essere collocato nel II millennio a.C..   

Occorre qui fare una puntualizzazione: per lago di Cotilia in età antica non si faceva riferimento a quello che ha questo nome adesso, ma al lago di Paterno. 
Molti riti si svolgevano su un’isola, ritenuta la pancia della dea Vacuna. Dal punto di vista geologico la presenza di un’isola in un lago impostato su un sinkhole è decisamente improbabile; inoltre secondo le cronache quest’isola si muoveva; questi aspetti fanno pensare che in realtà si trattava di un ammasso di tronchi e rami tenuti insieme dal cemento carbonatico di cui le acque del lago sono ricche (idea che mi risulta dovrebbe già aver avuto Seneca). Ovviamente le qualità di queste acque attirarono i romani, che in fatto di terme sono ancora e decisamente un popolo secondo a nessuno. Già Marco Terenzio Varrone (116 – 27 B.C.) considerò quest’area l’Umbilicus Italiae (il centro dell’Italia) ed esisteva un complesso edilizio che arrivò al massimo splendore quando fu utilizzato nella seconda metà del I secolo da due personaggi del calibro degli imperatori Vespasiano e Tito. Insomma Aquae Cutilae era un posto davvero rinomato. 
Ovviamente la frequentazione imperiale è attestata anche da una villa che Vespasiano fece costruire (o restaurare). Secondo alcune fonti Vespasiano addirittura morì per aver voluto fare un tuffo nel lago di Paterno in un momento non troppo caldo. Anche il figlio Tito è morto da quelle parti.

Distribuzione dei sinkholes da Petitta et al (2011)
Le aree più scure corrispondono ai depositi di travertino
LE ACQUE DEI LAGHI DI SAN VITTORINO. Nella valle le rocce calcaree che si osservano nei monti circostanti sono invece coperte da depositi alluvionali dallo spessore massimo di 170 metri (Nisio, 2003). La valle fra Antrodoco e Cotilia è impostata su parte del segmento Olevano – Antrodoco della linea Ancona – Anzio, una delle più importanti linee tettoniche italiane, che ancora ha un ruolo, separando aree dai movimenti leggermente diversi ancora oggi (Farolfi, Piombino e Catani 2019). È un aspetto molto importante come vedremo dopo, esaminando le caratteristiche delle acque dei laghetti, la distribuzione dei quali non è casuale, ma è controllata dalla presenza del prolungamento sotto la piana di alcune delle faglie ben visibili nei fianchi della vallata. 

Questi laghi non hanno immissari (anzi il lago di Paterno addirittura ha un emissario artificiale che ne immette le acque nel Velino), nè si riempiono per le piogge. Tutto ciò dimostra che la loro alimentazione proviene direttamente da sorgenti sotterranee.  
Ma da dove provengono queste acque? 
Le analisi indicano che si tratta di acque meteoriche, che dopo le piogge sono circolate all’interno delle rocce calcaree. Il problema è il contenuto, anomalo per acque del genere, di gas come CO2 and H2S (Annunziatellis et al., 2004), l’origine dei quali è molto interessante. 
Nelle acque del lago di Paterno è stato trovato anche del metano, in cui la composizione isotopica del carbonio è assolutamente tipica della presenza di attività da parte di batteri anaerobici come gli archeobatteri. 
Quindi se il CH4 è di origine organica, CO2 e H2S potrebbero avere la stessa origine? In teoria si, ma non è così, perché i rapporti isotopici del carbonio e dello zolfo di questi ultimi parlano di un’altra storia, essendo invece tipici di gas provenienti dalle profondità della crosta (Tassi et al, 2012). Allora, questi gas sono appunto la spia di qualcosa di diverso, e cioè di fluidi di origine molto profonda che risalgono proprio grazie alla presenza di una linea tettonica importante come la Olevano – Antrodoco. Però se i gas sono tipici di fluidi profondi, la salinità del lago di Paterno è tipica di acque meteoriche, senza un evidente contributo da fluidi provenienti dal basso. 
Ma,  allora, come stanno le cose? Possibile che a San Vittorino risalgono dalle profondità solo dei gas senza la compagnia di acque dalla stessa provenienza? Come disse un noto geologo quasi 40 anni fa “in Geologia tutto è possibile, tranne l’Uomo gravido”, ma una cosa del genere si avvicinerebbe molto a questa ultima eventualità.... Decisamente improbabile, quindi. Allora, dove sono finite queste acque di provenienza profonda? 
Così poco evidenti nella maggior parte dei laghi come quello di Paterno, queste costituiscono invece la componente fondamentale nelle acque dei laghi di alcuni piccoli sinkhole, dove la mineralizzazione è molto più pesante, con un contenuto elevato di una componente sulfurea profonda: sono Paulla bassa, Paulla 3 e le attuali Terme di Cotilia (Petitta et al, 2011). 
Questi 3 sinkholes condividono fra loro una caratteristica importante: si trovano tutte ai lati della valle, quindi molto vicini alle faglie bordiere. In particolare Paulla bassa e Paulla 3 sono situate in riva sinistra del Velino e avendo la stessa identica composizione, rappresentano due emergenze dello stesso acquifero. Diversa la situazione delle terme di Cotilia, in riva destra del Velino e soprattutto più a valle, dove rispetto a Paulla le acque sono caratterizzate da un valore del rapporto fra carbonati e solfati inferiore, da un contenuto maggiore in metalli, e da una temperatura superiore di quasi 3°C. Tutto questo indica a Cotilia una componente profonda che si mescola a quella superficiale molto maggiore rispetto a quanto si evidenzia a Paulla

Il lago delle terme di Cotilia, dalla composizione sulfurea
A San Vittorino ci sono altri indizi di attività idrotermale: i depositi di travertino indicano la presenza di acque ad elevata mineralizzazione e la presenza di emissioni gassose dovute ai gas che acompagnano la risalita dei fluidi profondi (in particolare ma non solo CO2) e che si separano da questi quando arrivano vicino alla superficie (Minissale 2004). 
Questi fluidi spiegano anche il meccanismo di formazione dei sinkholes di San Vittorino, che non sono delle semplici doline di origine carsica: i fluidi di origine profonda più acidi (hanno un pH di circa 6, tanto per dare un’idea di cosa siano) che con il tempo provocano dove passano l’alterazione chimica e l’erosione dei calcari (Caramanna et al., 2008), indebolendone la struttura. 

UNA ATTIVITÀ CHE TUTTORA PERSISTE. I collassi che provocano i sinkhole sono abbastanza frequenti. Ci sono poche notizie in merito nei tempi antichi; il primo sicuramente datato è avvenuto nel 1703, probabilmente in corrispondenza di uno dei forti eventi sismici di quell’anno (un ottimo candidato è il terremoto dell’alto Aterno Mw 6.8 del 2 febbraio); da quell’epoca sono documentati almeno altri 11 collassi. 
È interessante notare come molti sinkholes continuino ad essere attivi dopo la loro formazione, e cioè subiscano ulteriori sprofondamenti. Ad esempio proprio la profondità del lago di Paterno passò da 37.7 a 45.2 metri 15 giorni dopo il terremoto Mw 7.0 di Avezzano del 13 gennaio 1915 e ha subìto un ulteriore abbassamento di altri 12 metri, non connesso ad eventi sismici importanti, negli anni ‘50 del XX secolo. 
La piana di San Vittorino tra Canetra e le Terme di Cotilia rappresenta un luogo affascinante sia dal punto di vista naturale che da quello storico, ma proprio a causa di queste particolarità geologiche è un territorio che va tenuto sotto controllo perché è una zona potenzialmente interessata da nuovi sprofondamenti e quindi da sorvegliare attentamente.

Annunziatellis et al (2004) Studio dei parametri geologici e geochimici per la comprensione dei meccanismi genetici degli sprofondamenti nella piana di S. Vittorino, p. 63-82. In: Proc. Symp. State of the art on the Study of Sinkholes, and the Role of National and Local Authorities in the Management of the Territory, Roma, Italy, 20-21 May 2004. 

Farolfi, Piombino e Catani (2019) Fusion of GNSS and Satellite Radar Interferometry: Determination of 3D Fine-Scale Map of Present-Day Surface Displacements in Italy as Expressions of Geodynamic Processes Remote Sens. 2019, 11, 394; doi:10.3390/rs11040394

Caramanna, Ciotoli e Nisio (2008). A review of natural sinkhole phenomena in Italian plain areas. Natural Hazards 45:145-172. 
Minissale (2004) Origin, transport and discharge of CO2 in Central Italy. Earth-Sci. Rev. 66:89-141. 

Nisio (2003) I fenomeni di sprofondamento: stato delle conoscenze ed alcuni esempi in Italia centrale. Ital. J. Quat. Sci. 16:121-132

Petitta et al (2011) Interaction between deep and shallow groundwater systems in areas af- fected by Quaternary tectonics (Central Italy): a geochemial and isotope approach. Environ. Earth Sci. 63:11-30. 

Tassi et al (2012) Water and dissolved gas geochemistry of the monomictic Paterno sinkhole (central Italy)  J. Limnol., 2012; 71(2): 245-260 DOI: 10.4081/jlimnol.2012.e27
  

domenica 12 aprile 2020

la bufala dei due vulcani a Krakatoa, di cui uno pericoloso e l'altro no


Occorrono alcune precisazioni sulla questione Krakatoa (o Krakatau) perché su vari siti (specialmente quelli meteo acchiappaclick) sono venute fuori cose demenziali.
La prima è che secondo qualcuno Krakatau e Anak Krakatau (letteralmente: il figlio di Krakatau) siano due vulcani diversi e la seconda che il Krakatau non abbia più eruttato dal 1883: questa è una follia pura. Tralasciamo poi le conclusioni di questi assurdi testi... Come pure è una bufala quella dei 15 vulcani in eruzione adesso spacciati per una cosa eccezionale... (ma di questo evito per ora di parlare)


Formazione di una caldera - credit USGS
La prima cosa che mi viene in mente è che chi dice così non abbia la benché minima idea di cosa sia un collasso calderico (quello che è successo il 27 agosto del 1883). Lo ricapitolo: in pratica durante una eruzione per qualche motivo la camera magmaticha che conteneva il magma si svuota e il suo soffitto crolla. Ne segue una esplosione enorme che immette in atmosfera quan grande quantità di ceneri ed altre schifezze che ammorberanno l’atmosfera, in genere per un pèeriodo variabile tra i due e i cinque anni. Le peggiori eruzioni sono capaci di sconvolgere il cima terrestre, come nel 535 EV o nel 1815 (l’anno senza estate). Il risultato sul campo è invece una ampia depressione di forma più o meno ellittica, talvolta circolare, spesso occupata da un lago. In mare ci potranno essere una serie di isolotti formati dai contrafforti più alti del bordo calderico, come si vede nella foto qui sotto che raffigura proprio Krakatau. Estremamente spettacolare la situazione che c’era fino all’eruzione dei mesi scorsi nel vulcano Taal nelle Filippine… una grande caldera riempita da un lago e un'isola con un  nuovo cratere in mezzo a sua volta in parte occupato da un lago (che l’ultima eruzione ha eliminato).
In Italia i laghi del Lazio sono tipici esempi di caldere (ah, a proposito… almeno i colli Albani sono ancora un vulcano attivo sia pure in quiescenza, ed è possibile che questo valga pure per i monti vulsini). 
Alle volte dopo la formazione della caldera si assiste ad una stasi dell’attività, oppure alla sua definitiva conclusione. Ma spesso dentro le caldere si formano diversi nuovi coni. 
Insomma, il concetto secondo il quale la formazione della caldera coincida con la fine dell’attività di un vulcano è sbagliato.  

I bordi della caldera affioranti sopra il livello del mare
a Krakatoa con Anak Krakatau in mezzo 
Come non è automatico il fatto che un vulcano che ha provocato una eruzione devastante si debba sempre comportare così in qualsiasi eruzione. Molti vulcani però hanno intervalli di tempo fra una eruzione e l’altra di migliaia di anni se non di più. Ma in genere non è così e proprio Santorini ne è un esempio: dopo l’eruzione che distrusse l’isola e - presumibilmente - anche la civiltà minoica, l’attività vulcanica è proseguita costruendo una serie di duomi lavici e colate che hanno formato due isole verso il centro della caldera. L’ultime eruzione è avvenuta nel 1950 e nessuno fuori da lì se ne è accorto, se non leggendo eventuali notizie sulla stampa. Inoltre chissà quanti vulcani nei prossimi 20.000 anni esploderanno e magari oggi non hanno una caldera.

Krakatau non fa eccezione. Già nel passato si era esibito in prestazioni "pirotecniche" di cui ora rimangono come tracce solo un pò di tufi nelle zone che circondano lo stretto della Sonda. Dopo la drammatica eruzione del 1883 che causò decine di migliaia di morti per lo tsunami e mesi di tramonti molto particolari in tutto il mondo, colti da molti pittori (il più famoso quadro che li raffigura è l’Urlo di Munch), del vulcano esploso restano sopra il livello del mare solo alcuni piccoli lembi dell’allineamento della caldera (un po' come il Monte Somma che circonda il Vesuvio o i monti che circondano il lago di Bolsena). Il fatto è che nello stretto della Sonda la maggior parte dell’orlo della caldera si trova sotto il livello del mare e quindi quello che emerge non è assolutamente “il vecchio cono” ma solo la parte più alta del bordo della caldera risultante dall’esplosione. Non è quindi un vulcano diverso!
La realtà è che dopo il 1883 l’attività è continuata, fino a quando, come era successo a Santorini, al centro di quei piccoli lembi l’11 giugno 1930 ha fatto capolino dalla superficie del mare il nuovo vulcano, sempre abbastanza attivo, la cui vetta un anno e mezzo fa si ergeva ben al di sopra dei 300 metri dal mare circostante. In buona sostanza, l'affermazione secondo la quale Anak Krakatau sia un vulcano “altro” è una colossale idiozia.

Insomma … se anzichè un’isola si fosse trattato di un vulcano di terraferma nessuno si sarebbe preso la briga di chiamarlo con un nome nuovo quando è riapparso  tra le onde dello stretto della Sonda, tantomeno avrebbe sparato la fesseria galattica secondo la quale se erutta questo non è un problema mentre se erutta “quell’altro” si perché c’è il rischio che esploda.
Ma porc… ma perché gente che non ne sa nulla parla di cose che non sa e non intende? Ah, già… così la gggggente clicca sul link…


sabato 4 aprile 2020

Il terremoto M 6.6 del 31 marzo nell'Idaho


Il Great Basin è una vasta regione che copre gran parte degli Stati Uniti occidentali tra la Sierra Nevada (e quindi la California) e gli altipiani centrali di Wyoming e Colorado. 
È una regione che presenta ampi fenomeni di estensione e magmatismo, con un massimo fra 80 e 20 milioni di anni fa, dopodiché l’attività vulcanica si ridusse. Gli ultimi episodi risalgono comunque ad appena 4 milioni di anni fa, i famosi Crateri Lunari del Nevada, chiamati così perché alla fin fine l'aspetto è veramente "lunare".  
L’estensione è iniziata nel Terziario inferiore circa 45 ,milioni di anni fa), generalmente in direzione est – ovest e continua tuttora a circa 10–15 mm all’anno. Fra le caratteristiche geologiche importanti ci sono un flusso di calore dal sottosuolo piuttosto alto, una crosta con uno spessore  da normale (all’incirca 35 km) a abbastanza sottile (25 km), e decisamente meno spessa rispetto a quanto lo circonda; invece è parecchio sottile la litosfera (meno di 75 km).  


A sud del Great Basin la fascia in estensione continua fino al Messico (il Basin and Range province). Lungo i bordi del Great Basin i terremoti sono piuttosto frequenti, soprattutto lungo la Sierra Nevada ma anche sul fianco orientale (all’interno la sismicità è meno frequente): infatti ci sono stati negli ultimi 50 anni almeno 6 eventi con M superiore a 6,  eventi che comunque, data la proverbiale bassa densità di popolazione, in genere passano sotto silenzio. 

Come sarebbe passato sotto silenzio senza internet il terremoto M 6.6 del 31 marzo 2020, 70 km a W di Challis, Idaho, avvenuto nella Centennial tectonic belt, dove sono prevalenti i meccanismi di faglia trascorrente.
Parliamo quindi un attimo di questo ultimo evento sismico.

A nord del Great Basin la piana del fiume Snake non registra estensione ed è una zona piuttosto particolare, anzi unica, sulla Terra: di forma arcuata, rappresenta la traccia apparente del punto caldo che, dopo aver provocato una delle più recenti Grandi Provincie Magmatiche sulla Terra, i basalti del Columbia River, adesso alimenta il vulcanismo di Yellowstone. Dico “apparente” perchè in realtà è l’America settentrionale che si è mossa e si vede addirittura che nel periodo è ruotata in senso antiorario. 
La crosta sottostante è piuttosto complessa  e comprende diversi corpi magmatici raffreddatisi al sui interno.

A nord della piana del fiume Snake vediamo una serie di dorsali grossolanamente nord – sud, che formano la Centennial Tectonic Belt, un’altra area dove attualmente, come nel Great Basin, la crosta è in estensione e scenario di questo ultimo terremoto. E che l’estensione si attiva lo provano sia la sismicità dell’area, sia le tante faglie con importanti rigetti nel quaternario. Ce ne sono diverse che raggiungono una lunghezza di 150 km. 
Nella Centennial tectonic belt la crosta non è alterata dal vulcanismo che ha interessato l’adiacente piana del fiume Snake, nella quale invece non ci sono tracce di estensione.
Quindi c’è uno scorrimento laterale fra la Centennial tectonic belt e la piana dello Snake, dimostrato dalle misure GPS (Payne et al 2013). I blocchi scorrono anche lateralmente fra loro


Payne et al (2013) Extension-driven right-lateral shear in the Centennial shear zone adjacent to the eastern Snake River Plain, Idaho Litosphere 4, 407 - 419

mercoledì 1 aprile 2020

Ikaria wariootia, il fossile più antico di animale "bilatero" conosciuto



La scoperta di un fossile di animale molto antico in Australia ha scatenato la stampa (anzi, soprattutto i titolisti…).  In realtà Ikaria wariootia è in questo momento non l’animale più antico (tantomeno la forma di vita più antica, come ho letto…). È il più antico bilatero mai ritrovato, cioè il più antico esempio ora conosciuto di animale a simmetria bilaterale. Quindi, sempre di pietra miliare si parla ma precisiamolo bene di quale….


LA VITA PRIMA DEL CAMBRIANO. L’Ediacarano, l’ultimo periodo dell’era neoproterozoica, copre il lasso di tempo che passa dalla fine del Marinoano, l’ultimo episodio della Terra Palla di Neve (635 milioni di anni fa) e l’inizio del Cambriano e dell'era paleozoica (541 MA). L’ediacarano si chiama così da una località australiana dove sono state trovate per la prima volta delle forme di vita più antiche che sono state appunto denominate “Faune di Ediacara”; successivamente le faune di Ediacara si sono dimostrate comuni nei sedimenti dell'epocai in altre parti del mondo (Africa, Europa settentrionale, Nordamerica e - soprattutto - Cina). Gli Ediacarani sono un bel rompicapo: cosa rappresentino è ancora dibattuto (e non confondiamo i due termini, disgraziatamente uguali di associazione faunistica e di cronologia…): per qualcuno sono animale, per altri un regno diverso, i Vendozoa. È facile che la verità stia nel mezzo, anche perché alcuni esponenti di questa antica fauna sono antenati degli animali oggi viventi o almeno molto vicini a questi (segnatamente Dickinsonia - Bobrovsky et al, 2018). Molti avevano dei sistemi di crescita da noi ritenuti piuttosto bizzarri.


Trichoplax adhaerens, l'unica specie riconosciuta
di placozoi (ma forse ce ne sono diverse)
GLI ANIMALI NON BILATERI. Vorrei richiamare alcuni concetti: la maggior parte di Animalia è rappresentata dai “bilateri”, cioè animali con un corpo a simmetria bilaterale, che inizia con un "davanti" e finisce con un "dietro" (comunemente testa e coda). 
Però ci sono anche i non bilateri; ad esempio animali a simmetria radiale (tipo le meduse, che una volta facevano parte dei celenterati poi non ci ho capito più molto…). Poi ci sono quelli come i poriferi (le spugne) che non hanno forma propria, i cui corpi sono dotati di canali in cui circolano i nutrienti e altri, fra i quali i placozoi, di cui non si sa praticamente nulla o quasi, salvo che sono semplicissimi: in pratica sono degli agglomerati di cellule trasparenti, piatti e lunghi non più di 3 mm; possiedono solo 4 tipi di cellule (contro i circa 200 nostri); però la parte superiore e quella inferiore sono diverse. 
Interessante è il modo di nutrirsi dei placozoi: il cibo si accumula sulla superficie ventrale, che produce enzimi digestivi e poi assorbe il risultato. Una tattica che ci pare strana ma che probabilmente era ben diffusa a quei tempi. Spesso, i placozoi contraggono parte della superficie ventrale in una sacca in cui la digestione può avvenire in modo più efficiente (insomma… ogni tanto si creano uno stomaco).
Quindi i placozoi rappresentano un esempio dei primi animali, forse derivati da ediacariani come Dickinsonia.
I primi animali quindi (e abbastanza ovviamente) non erano bilateri, ma probabilmente assomigliavano ai placozoi. 


Dikinsonia costata - credit: Wikicommons
ANIMALI: NEL CAMBRIANO O PRIMA? Sull’origine di Animalia avevo scritto questo post. La maggior parte dei phyla animali sembra comparire improvvisamente durante la cosiddetta esplosione del Cambriano. Iniziato 541 milioni di anni fa. questo evento  ancora non è del tutto risolto (e per questo viene peridicamente citato in modo balordo dagli antievoluzionisti). Anche se è stato innescato da qualcosa che è successo al passaggio Edicariano – Permiano, non è un evento improvviso ma una fase di evoluzione e differenziazione accelerata di animalia. Una volta si pensava che gli animali fossero appunto comparsi all’inizio del Cambriano, poi fu visto che non era così: a parte gli ediacarani “probabilmente non animali” sicuramente ci sono nell’ediacarano già spugne e animali a simmetria radiale di cui abbiamo resti. 
Un evento importante da questo punto di vista che potrebbe aver agevolato l’origine di Animalia è stato la ripresa della vita dopo le decine di milioni di anni di ghiaccio totale della Terra palla di neve (ne ho parlato qui).


Tracce fossili del tipo Helminthoidichnites
La presenza dei bilateri era stata invece soltanto dedotta, a posteriori, in vari modi:

  • i fossili del Cambriano inferiore mostrano morfologie talmente complesse (anzi, piani corporei così differenti) da rendere probabile appunto una loro differenziazione preesistente all’inizio del Cambriano
  • gli orologi molecolari (un metodo che confrontando le differenze del DNA fra due o più esseri stima l’età dell’ultimo antenato comune) parrebbero indicare età più antiche di 541 milioni di anni (ma non è che poi siano una scienza esatta) 
  • la presenza di Helminthoidichnites: sono tracce fossili orizzontali la cui morfologia dimostra che sono state prodotte da un organismo in grado di muoversi dentro e fuori sottili strati di sabbia e che per una serie di motivi sono state lasciate da un animale bilatero e non da, poniamo, foraminiferi bentonici o quant’altro per alcune caratteristiche
Gli Helminthoidichnites e quindi la comparsa di animali dotati di mobilità rappresenta una delle ipotesi più gettonate sulla fine (o almeno sulle grandi difficoltà) attraversate dalla fauna di Ediacara, formata da forme sessili o comunque incapaci di muoversi in proprio, in difficoltà nei confronti dei nuovi venuti.

Di fatto nel 1997 fu riconosciuto sempre in Australia che un fossile dell’Ediacariano superiore  - Kimberella – fosse un mollusco ancestrale (Fedonkin & Waggoner 1997), il che ha automaticamente comportato la presenza dei primi bilateri in tempi anteriori al Cambriano (anche se siamo nell'ediacariano superiore, abbastanza vicini al limite con il cambriano).


Ricostruzione di Ikaria wariootia che scava
un Helminthoidichnites - da Evans et al (2020)
Ora, sarebbe teoricamente possibile trovare un Helminthoidichnites insieme al suo creatore, se l’animale è morto mentre scavava? Non è una associazione necessaria perché la traccia e l’animale hanno modalità di conservazione diverse, ma alle volte può accadere. Ed è quello che hanno tentato di fare, con successo, Evans et al (2020). Hanno esaminato delle arenarie fini deposte in ambiente di mare poco profondo a Nilpena, 500 km a nord di Adelaide e vicino proprio a Ediacara, dove hanno identificato 108 fossili di un piccolo organismo semplice con differenziazione anteriore / posteriore e laterale, che hanno chiamato Ikaria wariootia, giusto associate agli Helminthoidichnites.
Ikaria si presenta come un fossile fusiforme, lungo tra 2 e 7 millimetri. Le scansioni tridimensionali laser hanno dimostrato una chiara differenziazione fra la parte anteriore e quella posteriore e anche indizi sulla segmentazione del corpo in più parti.
Le dimensioni e la morfologia di Ikaria corrispondono sia a quello che era stato pensato a proposito dell’essere che aveva formato gli Helminthoidichnites, che all’essere più vicino al progenitore di tutti gli animali bilateri.
Quindi Ikaria non è il più antico animale, ma il più antico animale bilatero, conosciuto perché è vissuto prima di Kimberella, i cui fossili nella serie sedimentaria di Nilpena si trovano molto al di sopra.

Bobrovsky et al (2018) Ancient steroids establish the Ediacaran fossil Dickinsonia as one of the earliest animals Science 361, 1246–1249 

Evans et al 2020 Discovery of the oldest bilaterian from the Ediacaran of South Australia PNAS DOI: 10.1073/pnas.2001045117

Fedonkin & Waggoner 1997 The Late Precambrian fossil Kimberella is a mollusc-like bilaterian organism Nature 388, 868 - 870
  

venerdì 27 marzo 2020

Il crocevia preistorico degli Altai: Neandertaliani, Denisovani e una seconda (e recente) migrazione di Neandertaliani europei



I monti Altai sono una catena montuosa imponente; fanno parte della fascia orogenica dell’Asia centrale, formatasi nel paleozoico durante l’amalgamazione dell’Asia (ne ho parlato in questo post). Dal punto di vista geologico la storia di questo orogene e di tutta l’Asia a nord dell’allineamento Karakorum – Tibet mi affascina tantissimo (non solo perché dalle nostre parti è abbastanza sconosciuta); ma per un’altro dei miei pallini, l’antropologia intesa come storia del genere umano e dei suoi antenati, gli Altai hanno un fascino ancora maggiore (e di fatti ne ho parlato più volte): rappresentano un gigante dell’antropologia, sia per la possibilità che quelle zone corrispondano a quelle di origine dei nativi americani, sia per quello che è successo in un’epoca in cui i sapiens non vi erano ancora arrivati, con una convivenza fra Denisovani e Neandertaliani.


GLI ALTAI E I DENISOVANI. Era risaputo che tra 130 e 50.000 anni fa questi monti fossero uno dei centri dei Neandertaliani, ma nel 2010 c’è stata una delle scoperte principali per la storia dell’umanità: nella grotta di Denisova del materiale osseo si rivelò proveniente da un gruppo umano ancora diverso e fino ad allora sconosciuto, i Denisovani (Krause et al, 2010 – ne parlai qua). La grotta di Denisova è l’unico sito che contiene dei resti appartenenti a questo gruppo di uomini parecchio misterioso, a parte una mandibola di circa 160.000 anni fa ritrovata in una cava in Tibet nel 1980, a oltre 3800 metri di altezza, la cui appartenenza ai Denisovani è stata dedotta poco tempo fa dall'analisi delle proteine (Chen et al, 2019); ma, fatto estremamente importante, se è noto che in tutti i non africani è presente una componente Neandertal (frutto degli incroci sapiens – neanderthalensis), il genoma degli orientali oltre a una piccola percentuale di geni  neandertalian, presenta ampie tracce di geni denisovani (Browning et al, 2018).
Meno di un anno fa a Denisova ecco un’altra eccezionale scoperta: un reperto risalente a circa 50.000 anni fa (Brown et al 2016) si è dimostrato essere un ibrido diretto, figlio di mamma neandertaliana e padre denisovano (Slon et al 2019): di individui con un antenato ibrido nelle prime 4 / 5 generazioni fra sapiens e neandertal ne sono stati trovati diversi, ma è la prima volta che vediamo un ibrido diretto fra due gruppi umani (in questo caso neandertaliani e denisovani). Ne ho parlato qua.


Le datazioni assolute a Denisova non sono semplici perché per date più vecchie di 50.000 anni fa il C14 non può essere usato (ed è un peccato vista l’abbondanza di ceneri e di ossa). Per fortuna l’ambiente secco ha consentito le indagini con il DNA, grazie alle quali – appunto – sono stati scoperti i Denisovani. Le ultime datazioni hanno fornito per il materiale genetico denisovano età che dimostrano una quasi continua frequentazione della grotta: nonostante la forbice un po' larghina di queste età, ricavate con la termoluminescenza (un metodo di datazione su cui evito di addentrarmi), le tracce denisovane più antiche hanno più di 180.000 anni fa (e quindi appartengono ad un periodo precedente al penultimo massimo glaciale), mentre le più recenti sono centrate a 47.000 anni fa, ma con una forbice di incertezza in più e in meno di 8.000 anni, per cui si va da 55 a 41 mila anni fa (Jacobs et al 2019). In particolare la date della forbice più giovani del dato centrale ci consegnerebbero una interessante prospettiva…


UN POSTO AFFOLLATO. Il fatto che i Neandertaliani sono apparsi in zona, migrando dall’Europa, all’incirca 130.000 anni fa, implica che questi sono arrivati quando i Denisovani c’erano di già e che i due gruppi hanno vissuto fianco a fianco. I dati genetici ricostruiscono in linea generale i complessi rapporti e le differenze fra le due popolazioni: nei Neandertal erano frequenti gli incroci con consanguinei (segno di una popolazione non numerosa), i Denisovani erano sicuramente di più e appartenevano ad una popolazione di dimensioni maggiori con ampia diffusione geografica, come conferma la mandibola tibetana (addirittura si vede una sostituzione nel tempo: i Denisovani di periodi diversi sono diversi fra loro geneticamente tanto quanto lo è un nativo americano  da un africano) e – tanto per complicare le cose – il corredo genetico dei Denisovani mostra all’interno una componente derivata dall’ibridazione con un’altra – ancora misteriosa – popolazione (Meyer et al, 2012).  


UNA NUOVA POPOLAZIONE NEANDERTALIANA SI INSEDIA 70.000 ANNI FA. I Neandertal locali usavano utensili di tipo Mousteriano – Levallois (che dovrebbero esser stati adottati anche dai denisovani)
Recentemente al già affollato panorama di questa area si è affiancata una terza novità. 100 km ad ovest di Denisova (uno sputo nell’immensità dell’Asia centrale..) nella grotta di  Chagyrskaya sono stati trovati decine di migliaia di utensili e 74 reperti neandertaliani. In cosa consiste la novità? Inaspettatamente sia i reperti umani che gli utensili (di fattura  micoquiana) portano a ritenere che il sito di Chagyrskaya fosse abitato da neandertaliani di origine europea (Balcani settentrionali o Caucaso) che sono arrivati in zona molto più tardi rispetto a quelli – chiamiamoli così – autoctoni noti a Denisova e in altre parti degli Altai (Kolobova et al, 2020). Solo nella grotta di Okladnikov (più vicina a Denisova), sono stati trovati utensili di questo tipo. La questione del micoquiano è piuttosto dibattuta e il termine è usato come indicante una cultura neandertaliana europea piuttosto moderna, diffusa dalla Croazia al Caucaso (e geneticamente distinguibile). Da notare che queste industrie litiche sono coeve con quelle più recenti di Denisova, il che ci dice che le due diverse popolazioni, con usi e cultura diversa, hanno bene o male convissuto fra di loro.
Insomma, gli Altai si confermano ancora una volta un crocevia fondamentale per l’umanità e circa 50.000 anni fa vi convivevano "autoctoni" Denisovani, Neandertaliani insediati da tempo e nuovi immigrati Nenandertaliani.




La mobilità di Homo (e non solo di sapiens) è dimostrata da tante testimonianze, ma nella fattispecie resta da capire come mai questa zona ha svolto questo ruolo incredibilmente importante e – soprattutto - chi glielo abbia fatto fare a dei neandertaliani europei di affrontare questo viaggio nell’immensiotà dell’Asia centrale (e presumibilmente in mezzo a genti diverse da loro, sempre neandertaliani ma di altro ceppo).
Le popolazioni micoquiane sono comunemente considerate come cacciatori specializzati in cavalli e bisonti, adattate alla vita nelle steppe. Il gruppo che ha studiato Chagyrskaya  attribuisce la loro presenza negli Altai ad una seconda migrazione verso est dei Neandertal (dopo quella di 130.000 anni fa), dovuta alle condizioni fredde e aride tra 70 e 60 mila anni fa (la fase detta MIS 4).
Attendiamo ovviamente nuovi sviluppi


Brown et al (2016) Identification of a new hominin bone from Denisova Cave, Siberia using collagen fingerprinting and mitochondrial DNA analysis Sci. Rep. 6, 23559

Browning et al (2018) Analysis of Human Sequence Data Reveals Two Pulses of Archaic Denisovan Admixture  Cell 173, 1–9 

Chen et al (2019) A late Middle Pleistocene Denisovan mandible from the Tibetan Plateau Nature 569, 409–412(2019)

Kolobova et al (2020) Archaeological evidence for two separate dispersals of Neanderthals into southern Siberia PNAS 117/6, 2879–2885

Krause, J. et al. (2010) The complete mitochondrial DNA genome of an unknown hominin from southern Siberia Nature 464, 894–897

Jacobs et al (2019) Timing of archaic hominin occupation of Denisova Cave in southern Siberia Nature 565, 594 – 599

Meyer et al, 2012 A High-Coverage Genome Sequence from an Archaic Denisovan Individual Science 338, 222 - 226

Slon et al (2019)  The genome of the offspring of a Neanderthal mother and a Denisovan father Nature 561, 113–116)