Il possibile anello che avrebbe circondato la Terra nell'Ordoviciano e la possibilità di risolvere alcuni enigmi su alcuni avvenimenti di quel periodo

Non ci sarà per sempre, ma la Terra dal 29 settembre al 25 novembre avrà una seconda luna, un piccolo asteroide, 2024 PT5, proveniente dalla fascia degli asteroidi di Arjuna (corpi celesti con un’orbita molto simile a quella terrestre), che rimarrà comunque a circa 4.5 milioni di km (15 volte la distanza Terra – Luna). Nello stesso momento è stato annunciata la possibilità che anche la Terra abbia avuto, sia pure per un breve periodo iniziato 465 milioni di anni fa, addirittura un anello. La cosa aggiunge un altro tassello alla complicata storia dell’Ordoviciano, un periodo in cui ne sono successe di tutte.

IL PICCO DI IMPATTI DELL’ORDOVICIANO. Sulla Terra, il picco degli impatti dell’Ordoviciano è un evento noto e studiato. Nei sedimenti dell’epoca il suo inizio è contrassegnato da un deciso aumento nei sedimenti di materiali provenienti dal condriti di tipo L. Ricordo che le condriti sono le meteoriti più diffuse e all’interno di esse le condriti L hanno un'abbondanza di ferro relativamente bassa (meno del 10% in peso) rispetto alle condriti H, che ne hanno circa il 20-25%.). L’aumento del materiale condritico L (essenzialmente spinelli di minima dimensione, distinguibili da quelli terrestri per la composizione) ha un inizio molto preciso: 465,76 ± 0,30 milioni di anni fa nell’Ordoviciano medio, esattamente nel Darriwiliano (Martin et al, 2018). Il picco di impatti dell’Ordoviciano sarebbe stato causato dal più grande evento di rottura di un asteroide documentato negli ultimi 3 miliardi di anni, noto come rottura del corpo genitore L-condrite, evento che ha appunto innescato un drammatico aumento del flusso verso la Terra di materiale L-condritico, durante il quale aumentano non solo il materiale cosmico nei sedimenti, ma anche il numero dei crateri da impatto (Liao et al, 2022). Non è ancora chiaro quando questo bombardamento si sia concluso, ma nei sedimenti di 425 milioni di anni, nel Siluriano superiore al limite Gorstiano-Ludfordiano, la dominanza nei sedimenti di micrometeoriti L-condritiche rispetto ad altro materiale extraterrestre è diminuita in modo significativo, da >99% in coincidenza dell’inizio del picco a ~60% nel Siluriano superiore. Questa anomalia si riflette in un accumulo di detriti di condrite L nei sedimenti.

la posizione delle masse continentali nell'Ordoviciano e la posizione dei crateri da impatto del periodo
tutti nella zona equatoriale. Il planisfero attuale per confronto

LA TERRA CON UN ANELLO, SIA PURE DI BREVE DURATA? Tomkins et al (2024) hanno esaminato le paleolatitudini dei 21 crateri da impatto noti di quell’epoca: sono tutti situati entro 30 gradi dall'equatore terrestre. Questa distribuzione è anomala per due motivi:

• nell’Ordoviciano oltre il 70 per cento della crosta continentale terrestre capace di mantenere fino ad oggi i segni di un impatto di quel periodo si trovava al di fuori di questa regione,
• contrasta con le tipiche distribuzioni casuali osservate sulla Terra e su altri corpi celesti

Inoltre gli autori notano come una distribuzione come questa è altamente improbabile se prodotta da oggetti provenienti direttamente dalla fascia degli asteroidi, dove appunto sarebbe avvenuta la rottura del corpo genitore e pertanto ipotizzano un quadro in cui un grande frammento del corpo genitore della condrite L sia arrivato vicino alla Terra, raggiungendo il limite di Roche e quindi rompendosi a causa delle forze di marea. A seguito della rottura i suoi frammenti avrebbero formato un anello intorno al nostro pianeta, come succede adesso per i pianeti giganti e forse era già successo in passato per Marte.

la scala del tempo geologico
per l'Ordoviciano 

ALTRI EVENTI DELL’ORDOVICIANO. Dobbiamo notare che durante questo periodo oltre al picco di impatti si registrano altri fenomeni, biotici e abiotici piuttosto significativi. Insomma, nell'Ordoviciano ne sono successe di tutte!

1. IL GREAT ORDOVICIAN BIODIVERSIFICATION EVENT (GOBE) nel quale si diversificano i phyla sorti durante l'esplosione del Cambriano. È l'aumento più rapido e sostenuto della biodiversità marina mai avvenuto. La radiazione principale del GOBE si è verificata in due picchi, il primo al passaggio Floiano-Dapingiano (470 milioni di anni fa) e il secondo proprio durante il Darriwiliano medio. Questo secondo picco precede di poco la rottura del corpo genitore della condrite L e l’inizio del bombardamento
2. UN FORTE TURNOVER FAUNISTICO: l'Ordoviciano superiore e Il Siluriano inferiore sono caratterizzati da una breve durata dei piani in cui sono divisi, dimostrando quindi il prolungato turn-over faunistico caratteristico del GOBE
3. UNA ALTA ATTIVITÀ SISMICA E DI TSUNAMI. Questo periodo coincide con un picco di attività sismica e di tsunami. Parnell (2009) ha attribuito questo fenomeno all'enorme numero di impatti; invece per Meinhold et al. (2011) si tratterebbe di un notevole incremento nella attività tettonica, perché nota che (a) questi fenomeni sono avvenuti in zone tettonicamente attive, (2) Siberia, Laurenzia (il Nordamerica) e Baltica (l'Europa settentrionale) si stavano velocemente muovendo verso nord e (3) perché sul lato NE del Gondwana si stava preparando la separazione dal continente dei terreni cimmerici (quelli che ora tra Turchia, Iran, Afghanistan e Tibet formano buona parte dell’Asia di SW)
4. UN TREND DI RAFFREDDAMENTO CULMINATO NELLA GLACIAZIONE HIRNANTIANA: ci sono forti indizi del fatto che la fine dell’Ordoviciano si sia verificata una glaciazione importante, associata ad un trend di raffreddamento a lungo termine che è iniziato ben prima, nel ancora nel Cambriano
5. L’ESTINZIONE DI MASSA DELL’HIRNANTIANO: L'estinzione di massa del tardo Ordoviciano, a causa della sua drammatica perdita di specie, è ampiamente considerata come la seconda più grande delle "Big Five", i 5 maggiori eventi di estinzione di massa del Fanerozoico, a partire dal lavoro di Raup e Sepkoski (1982). È all'incirca coeva con l'estinzione di massa

in alto: la biodiversità generica (in blu), quella della Cina (in rosso)
e quella dei solo brachiopodi (in verde) nell'Ordoviciano
in basso: la diminuzione delle temperature del mare e del CO2 nell'Ordoviciano
da Cocks e Torsvik (2021). In rosso l'inizio del bombardamento 

LE CAUSE DI QUESTI FENOMENI. Le cause dell’estinzione di massa e della glaciazione sono ancora dibattute (Algeo e Shen, 2024), anche se come ho fatto notare l’estinzione è contemporanea alla messa in posto della recentemente riconosciuta Grande Provincia Magmatica (LIP) di Alborz e quindi così rientrerebbe nella correlazione fra LIP ed estinzioni di massa (Derakhshi et al, 2022). Da notare che questa LIP si colloca in un contesto "classico" per fenomeni di questo tipo e cioè l'inizio della divisione di un continente (in questo caso: i terreni cimmerici che si separano dal Gondwana). La glaciazione è però anomala proprio perché è avvenuta in una fase che avrebbe dovuto corrispondere ad un riscaldamento come succede durante tutte le attività di LIP, dovuto alle emissioni di gas-serra da parte dell’attività magmatica. Ed in effetti alla fine dell’Hirnantiano (e quindi dell’Ordoviciano) abbiamo una glaciazione, ma in condizioni di alto tenore di CO2 atmosferico e con una escursione positiva e non negativa del rapporto fra gli isotopo 12 e 13 del Carbonio. Da notare comunque che se il tenore atmosferico era decisamente maggiore di quello attuale, nel diagramma di Cocks e Torsvik (2021) la diminuzione delle temperature della superficie del mare inizia ben prima del picco di impatti, ed è associata ad una continua diminuzione del tenore - peraltro molto elevato rispetto ad oggi - di CO2 atmosferico. Non riporto il grafico, ma secondo gli stessi Autori l’Hirnantiano è stato caratterizzato da una anomalia positiva molto spiccata e di breve durata del tenore di ossigeno atmosferico, dal 20 al 30%.

La spiegazione ipotizzata da Tomkins et al (2024) risponderebbe elegantemente alla contraddizione di una glaciazione con un tenore di CO2 elevato: l'anello potrebbe aver proiettato un'ombra sulla Terra, bloccando buona parte della luce solare e contribuendo decisamente all’innesco sia del periodo freddo in generale che della glaciazione hirnantiana, anche se non spiega l’inversione dell’anomalia del Carbonio.

Per quanto riguarda invece i rapporti con l’accelerata evoluzione del GOBE la connessione non mi pare molto valida, perché:

• per una buona fetta di ricercatori il GOBE non è altro che la “coda” della esplosione del Cambriano, 
• perché la conquista di nuovi ambienti, in particolare l’espansione di Animalia verso acque più profonde, è stata tumultuosa e quindi ricca di un continuo avvicendasi di specie
• perché anche se introducendolo come fase a se stante, il GOBE inizia prima dell'inizio del bombardamento

Tantomeno vedo un legame diretto fra il bombardamento e l'estinzione di massa, in quanto la biodiversità nelle fasi iniziali del bombardamento ha continuato ad aumentare. Ma si può effettivamente ipotizzare un rapporto indiretto fra estinzione di fine Ordoviciano e presenza dell'anello: se questo ha diminuito l'irraggiamento innescando la glaciazione, questa potrebbe aver contribuito ad aggravare la crisi biotica dovuta alle eruzioni della LIP degli Alborz o - viceversa - la LIP ha dato il colpo di grazia alla crisi biotica innescata dalle glaciazioni: di fatto nell'Hirnantiano il diagramma di Cocks e Torsvik (2021) evidenzia in corrispondenza del periodo glaciale una momentanea inversione del trend di aumento della biodiversità. A sua volta però potrebbe essere che le emissioni di CO2 degli Alborz siano state la causa della fine della glaciazione, visto l'aumento delle temperature che contraddistingue l'inizio del Siluriano.

BIBLIOGRAFIA

Cocks e Torsvik (2021). Ordovician palaeogeography and climate change. Gondwana Research 100, 53–72

Derakhshi et al (2022). Ordovician-Silurian volcanism in northern Iran: Implications for a new Large Igneous Province (LIP) and a robust candidate for the Late Ordovician mass extinction. Gondwana Research Gondwana Research 107 (2022) 256–280

Liao et al (2020). Absolute dating of the L-chondrite parent body breakup with high-precision U–Pb zircon geochronology from Ordovician limestone. Earth and Planetary Science Letters 547 - 116442

Martin et al (2018). From the mid-Ordovician into the Late Silurian: changes in the meteorite flux after the L-chondrite parent breakup. Meteorit Planet Sci 53, 2541–2557.

Meinhold et al (2011). Global mass wasting during the Middle Ordovician: meteoritic trigger or plate-tectonic environment? Gondw Res 19, 535–541.

Parnell (2009). Global mass wasting at continental margins during Ordovician high meteorite influx. Nat Geosci 2, 57–61.

Tomkins et al (2024). Evidence suggesting that Earth had a ring in the Ordovician Earth Planet. Sci. Lett. 646 (2024) 118991