Il figlio di Alvarez e perchè è ancora difficile ammettere che le emissioni dei basalti del Deccan siano stati il killer dei dinosauri

Torno a parlare di un articolo uscito pochi mesi fa, dove si legge che l’estinzione della fine del Cretaceo è dovuta alle eruzioni dei trappi del Deccan, cosa che ormai pare ovvia alla maggior parte dei geologi ma che è difficile far capire “al resto del mondo”, sempre convinto (per averlo saputo) che i dinosauri si siano estinti a causa dell’impatto. Ma si scrive anche che, diversamente dalle altre estinzioni di massa, l’innesco del problema è dovuto alla caduta del meteorite. Perché ne parlo? Perché fra gli Autori dell’articolo si nota la presenza di Walter Alvarez, colui che insieme al padre, il premio Nobel per la fisica Louis Alvarez, si è inventato la storia del meteorite – killer e di un altro “impattista” di fama come Ian Smit, i quali, candidamente, in questo lavoro ammettono che il cosmico impatto sia avvenuto ben prima del K/T, contrariamente a quanto hanno sempre detto. Dopodichè, la questione sta tutta lì: dire che le emissioni di CO2 dai basalti del Deccan siano la causa dell’estinzione dei dinosauri non si può, per tanti motivi connessi all’attuale dibattito sul clima. Dedico questo post alla FIMA, la Federazione Italiana Media Ambientali, alla quale mi sono appena iscritto.

LE LARGE IGNEOUS PROVINCES. Ridefinisco di nuovo il concetto di Large Igneous provinces, così come appare in [1]: le Large Igneous Provinces (LIPs) sono eventi magmatici anomali e temporanei che durante la storia della Terra hanno provocato accumuli di rocce vulcaniche, sia subaeree che intrusive, caratterizzati da volumi giganteschi e una rapida mesa in posto. Questi prodotti coprono aree di oltre 100.000 km quadrati con volumi che superano il milione di km cubi.

Sui continenti formano spesse serie di basalti, note come flood basalts, con minori volumi di differenziati più silicei.

Negli oceani formano dei grandi rialzi. Le LIP terrestri paleozoiche (o ancora più vecchie) a causa dell’erosione possono presentare la parte intrusiva sottostante. 

Si trovano spesso in zone che sono state soggette a rift e molte precedono la formazione dei bacini oceanici attuali (come quelle che circondano l’Africa).

IMPATTO DELLO YUCATAN, BASALTI DEL DECCAN ED ESTINZIONE AL K/T. Cosa dice sostanzialmente l’articolo Triggering of the largest Deccan eruptions by the Chicxulub impact [2], in cui fra i firmatari spicca anche Stephen Self, il quale da sempre ha sostenuto che l’estinzione al K/T è stata provocata appunto dalle eruzioni indiane? Che l’estrema virulenza della seconda fase di attività della Large Igneous Province del Deccan sia dovuta al cosmico impatto. L’idea non è proprio originale, in quanto già molti Autori hanno ipotizzato, per esempio, la presenza nel mare arabico ad w della penisola indiana di un grande cratere di impatto, battezzato Shiva [3].

È importante anche un altro aspetto della questione: in questo articolo Alvarez e Smit ammettono esplicitamente che la caduta del meteorite sia avvenuta almeno 100.000 anni prima della fine del Cretaceo e, quindi, non contrassegna il K/T, cosa che hanno invece sempre sostenuto con veemenza nel passato, anche nei confronti di chi, come la Keller, ha sempre sostenuto che l'impatto è avvenuto prima della fine del Maastrichtiano (l'ultimo piano del Cretaceo), e che riuscì a dimostrare la cosa definitivamente nel 2004 [4]

Ricordo anche che Walter Alvarez già nel 2003 evidenziò alcune circostanze [5]: 

- le uniche evidenze di collegamento temporale fra impatti ed estinzioni si trovano solo alla fine del Cretaceo e alla fine dell’Eocene (e su quest’ultima dire che ci sono dei “seri dubbi” dubbi è un eufemismo)

- esiste invece una chiara la correlazione temporale fra 4 delle 5 grandi estinzioni di massa (Devoniano superiore, Fine del Permiano, fine del Triassico e – appunto - il K/T) con gli eventi di LIP (che lui chiama ancora flood basalts, ben 12 anni dopo l’introduzione del concetto di Large Igneous Provinces)

- ma che sono state suggeriti pochi meccanismi che attribuiscono alle eruzioni la causa delle estinzioni (e anche su questo ci sarebbero dei seri dubbi …. )

Insomma, appare  ben poco verosimile che adesso Walter Alvarez sia proprio convinto delle idee esposte dal suo illustre genitore: ricordo che l’ipotesi del meteorite prevede un forte raffreddamento conseguente all’impatto, mentre fino al 1979 si riteneva che i dinosauri si fossero estinti a causa del caldo eccessivo (cosa questa di cui gli impattisti si dimenticano, fanno finta di dimenticarsi o non sanno proprio, anche se tutti hanno visto l’episodio della fine dei dinosauri in Fantasia di Walt Disney, dove gli ultimi rettili si muovono assetati in un paesaggio brullo e arido).

LE STRETTE RELAZIONI FRA ESTINZIONI DI MASSA E LARGE IGNEOUS PROVINCES. Rispetto al 2003, sono state trovate molte altre evidenze che sanciscono le strette relazioni temporali fra Large Igneous Provinces e, se non proprio delle estinzioni di massa, fasi in cui si è avuto un alto tasso di estinzione, anche se non devastante. Queste ultime sono segnalate anche da una rapida evoluzione della vita che contraddistingue i tempi successivi. E ci sono di solito anche i livelli scuri come quello a Gubbio

Limitandosi al Fanerozoico, vediamone alcuni:

- 510 milioni di anni fa l’estinzione alla fine del Cambriano Inferiore è contemporanea alla messa in posto della LIP  di Kalkarindji nell’Australia Settentrionale [6]

- i Trappi di Viluy (o della Yacuzia, o della Siberia Orientale) sono chiaramente corrispondenti all’estinzione avvenuta nel Devoniano superiore [7]

- Anche l’evento poco successivo di fine Devoniano è accompagnato da fenomeni come anossie e oscillazioni del rapporto fra gli isotopi del Carbonio, tipici della messa in posto di una grande copertura basaltica, di cui però è ignota la posizione

- poi abbiamo le “classiche” corrispondenze fra attività di LIP ed estinzioni alla fine di Permiano medio (Emeishan), Permiano superiore (Trappi siberiani occidentali) e Triassico (provincia dell’Atlantico centrale e fine del Triassico)

- nel Mesozoico ci sono altri eventi minori, come la fine del Toarciano, legata ai basalti di Karoo in Sudafrica e Argentina, dopo la quale assistiamo ad un rimpiazzo delle forme precedenti e un forte incremento della biodiversità, ad esempio nei dinosauri teropodi [8] e come l’Aptiano, che inizia in contemporanea alla messa in posto di una corposa serie di basalti nell’attuale artico americano, la HALIP, e prosegue durante la formazione del mostruoso plateau oceanico, all’epoca a N dell’Australia, oggi diviso fra i blocchi di Ontong Java, Manihiki e Hikurangi

- da ultimo, il massimo termico al passaggio Paleocene – Eocene (il PETM), è contemporaneo alla messa in posto dei basalti dell’Atlantico settentrionale, dopo il quale sono comparsi gli ordini dei mammiferi placentati “moderni”

di fatto, dalla fine del Devoniano al passaggio Paleocene – Eocene anche gli altri limiti fra un periodo ed un altro si collocano in corrispondenza di un evento di LIP (il che, essendo la scala dei tempi fondata su basi biostratigrafiche, dimostra l’influenza massiccia di questa attività sulla biosfera.

Come è noto, il K/T, con i Trappi del Deccan, non fa eccezione. Quindi diciamo che senza la caduta del meteorite le Large Igneous Provinces sarebbero senz’altro additate come causa delle estinzioni.  

Le variazioni del livello marino
durante le estinzioni di massa. Da [8]

CALDO O FREDDO DURANTE L'ACME DELLE ESTINZIONI? Un altro aspetto importante è che in diversi casi la fase di brusco riscaldamento all’acme dell’evento è stata preceduta da una fase molto fredda. Perché dico “evidentemente molto fredda?”. Non solo perché lo dice il rapporto isotopico fra Ossigeno 16 e Ossigeno 18 (che è funzione della loro evaporazione selettiva: quando la temperatura è minore, diminuisce l’evaporazione dell’isotopo 18 perché è più pesante). Lo dicono anche le variazioni del livello marino, che parlano di una sua brusca caduta poco prima dell’acme del disturbo. Da notare che negli anni ‘80 ci fu una corrente di pensiero che addebitava le estinzioni proprio alle improvvise variazioni del livello marino, fondamentalmente rappresentata dagli studi di Hallam e Wignall [9].  

Ci sono ancora dei seri dubbi sulle cause di questo raffreddamento, avvenuto sicuramente prima della fine di Permiano, Triassico, Cretaceo e Paleocene. La mia ipotesi è che prima della fase acuta della messa in posto dei basalti l’atmosfera si sia riempita di volatili provenienti sia dalla parte alta del pennacchio di materiale mantellico in risalita, sia provenienti dalle reazioni fra i primi magmi e la crosta terrestre che veniva attraversata.

Questo è un particolare importante, perché il meteorite è caduto nello Yucatan proprio nell’intervallo a mare basso (e quindi freddo) che ha preceduto la fase principale dell’attività in India. E la caduta del livello marino ha interrotto la sedimentazione in alcune aree dei Caraibi, per cui se questa lacuna non viene osservata (o si fa finta di non osservarla) si trova una improvvisa estinzione delle forme del Cretaceo superiore e una altrettanto improvvisa comparsa delle forme del Paleocene inferiore.

Noto che anche in questo caso, un fenomeno “tipico e normale” che accompagna la messa in posto di una LIP è attribuito a cause straordinarie. Giusto in questi giorni sull’autorevole rivista “Scientific Reports” è uscito un lavoro secondo il quale l’impatto nello Yucatan avrebbe causato la liberazione in atmosfera dei residui bruciati di grandi depositi di idrocarburi presenti nell’area: le simulazioni al computer avrebbero evidenziato che in questo modo ci sia stata una forte diminuzione delle temperature [10]. Noto che in 13 pagine di articolo non compaiono mai le parole Deccan o vulcani... 

LARGE IGNEOUS PROVINCES, ESTINZIONI ED EMISSIONI DI CO2. C’è poi un altro fattore importante che contrassegna il livello in cui avviene l’acme del disturbo: una forte anomalia del rapporto isotopico del Carbonio, fra l’isotopo 12 e l’isotopo13, che è il segnale di un importante afflusso in atmosfera di Carbonio. Un secondo aspetto è la forte acidità di questi momenti, contrassegnata da un alto tenore di CO2.

E questa è, secondo me, la questione alla base della “bufala dell’asteroide – killer”.

Vediamo perché.

Il 4 agosto 1978 Dewey McLean pubblica su Science un articolo dal titolo: A terminal Mesozoic “Greenhouse”: Lessons from the Past [11]. 

Il sommario comincia così: le rocce e la vita del tardo Mesozoico implicano un riscaldamento globale di breve durata (tra 100 mila e 1 milione di anni) dovute da un effetto serra indotto da emissioni di biossido di Carbonio (all’epoca le datazioni erano molto meno precise di oggi, NdR).

Questo è invece l’inizio dell’articolo: l’uso umano di combustibili fossili e delle foreste sta incrementando in modo significativo il tenore di CO2 atmosferico, che prosegue qualche riga dopo con “un innalzamento delle temperature anche di pochi gradi (entro i 6) nel prossimo secolo e in quello successivo è predetto dal comitato sull’energia e il clima dell’Accademia Nazionale delle Scienze come effetto dell’alterazione antropica del ciclo del carbonio”. 

McLean si riferisce al rapporto di questo comitato uscito l’anno prima su Physics Today [12].

Insomma, secondo l’Accademia Nazionale delle Scienze e i dinosauri si sono estinti a causa delle emissioni di CO2.

Sarà un caso che, giusto l’anno dopo, uno scienziato importante, non geologo ma fisico, e persona piuttosto vicina all’apparato industriale statunitense, tira fuori una ipotesi che assolve i gas serra, combattendo in seguito con violenza McLean e tutti quelli che non la pensavano come lui (ma solitamente evitando confronti a viso aperto, a parte qualche occasione?)

Oggi, come si vede, persino suo figlio e Ian Smit (suo fedele sodale) evitano di dare direttamente la colpa dell’estinzione al meteorite.

Ma il passo per il riconoscimento del fatto che l’estinzione di fine Cretaceo è uguale a tutte le altre ha – non casualmente – tutta una serie di ostacoli che vanno di pari passo con il negazionismo sui cambiamenti climatici…. (notare che anche per i giapponesi di [10] le emissioni dagli idrocarburi provocano... un raffreddamento)

Riusciremo alla fine a rendere evidente che il K/T è un evento di estinzione “come tutti gli altri”? Senza il problema delle emissioni di CO2 ci si sarebbe già arrivati....

[1]  Bryan et al 2010 The largest volcanic eruptions on Earth Earth-Science Reviews 102, 207–229

[2] Richards et al. 2015 Triggering of the largest Deccan eruptions by the Chicxulub impact GSA Bulletin 127, 1507 – 1520

[3] Chatterjiee e Kumar Rudra D., 2008, Shiva impact event and its implications for Deccan volcanism and dinosaur extinction. The paleobotanist 57,235–250

[4] Keller et al. 2004, Chicxulub impact predates the K-T boundary mass extinction. PNAS 101/11, 3753–3758
[5] Alvarez W., 2003, Comparing the evidence relevant to impact and flood basalt

at times of major mass extinctions. Astrobiology 3, 153–161

[6] Jourdan et al., 2014 High-precision dating of the Kalkarindji large igneous province, Australia, and synchrony with the Early − Middle Cambrian (Stage 4 − 5) extinction Geology 42, 543-546

[7] Ricci et al 2013   New 40 Ar/ 39 Ar and K–Ar ages of the Viluy traps (Eastern Siberia):

Further evidence for a relationship with the Frasnian–Famennian mass extinction Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 386. 531–540

[8] Rauhut et al 2016. A new megalosaurid theropod dinosaur from the late Middle Jurassic (Callovian) of north-western Germany: Implications for theropod evolution and faunal turnover in the Jurassic. Palaeontologia Electronica 19.2.26A: 1-65

[9] Hallam e Wignall 1999 Mass extinctions and sea-level changes. Earth-Science Reviews 48, 217–250

[10] Kahio et al 2016 Global climate change driven by soot at the K-Pg boundary as the cause of the mass extinction Sceintific Reports DOI: 10.1038/srep28427

[11] McLean D.M., 1978, A terminal mesozoic “greenhouse”: lessons from the past. Science 201, 401–406

[12] Bennett F.C., 1977, National Academy of Science panel is concerned over atmospheric CO2 buildup. Physics Today 30/10, 17–20