Circa 252 milioni di anni fa , le crepe nella crosta terrestre in Siberia causarono la fuoriuscita di grandi quantità di lava e la copertura della regione. Fino a 6.000.000 di chilometri cubi di materiale fuso - abbastanza per coprire gli Stati Uniti continentali a una profondità di un miglio - trasudavano sulla Terra e il magma che alimentava questa eruzione cottava rocce appena sotto la superficie terrestre. Le rocce di cottura rilasciano anidride carbonica (CO 2 ) nel magma; una volta che la roccia fusa ha raggiunto la superficie, la CO 2 ha gorgogliato nell'atmosfera terrestre. Ciò ha innescato un enorme cambiamento nel clima e l'oceano probabilmente si è acidificato.
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O almeno questo è ciò che molti scienziati pensano abbiano causato il cambiamento climatico tutti quegli anni fa. Altre ipotesi abbondano, ma gli scienziati concordano su una cosa: a causa dei cambiamenti climatici, circa il 90% della vita è morto in un evento di estinzione di massa che è stato il più distruttivo nella storia della Terra.
Un team del Massachusetts Institute of Technology (MIT) è uno dei numerosi laboratori in tutto il mondo che cercano di capire come funziona l'estinzione di massa e hanno concentrato i loro sforzi su questo importante evento di estinzione, che segna la fine del periodo Permiano e il inizio del periodo triassico nella storia geologica. Ipotizzando che le antiche eruzioni vulcaniche in Siberia siano state la causa di questo grande estinzione - è il colpevole più probabile - il team del MIT ha pubblicato uno studio negli Atti della National Academy of Sciences che suggerisce che l'estinzione è avvenuta molto più velocemente di quanto si pensasse in precedenza.
Per capire come si è sviluppata questa estinzione di massa e cosa potrebbe averla causata, gli scienziati hanno bisogno di una cronologia precisa. Il confronto tra prove fossili dalla fine del Permiano e l'inizio del periodo Triassico all'interno della roccia stratificata dice agli scienziati che molte specie andarono perdute col passare del tempo: trilobiti, predatori marini simili allo scorpione chiamati euripteridi, specie di molluschi, alcune ammoniti simili a calamari, e i coralli sono solo alcuni esempi. Entro 20 o 25 centimetri da una sezione di roccia sedimentaria, "hai un completo cambiamento nell'aspetto dei reperti fossili. Passa da tutti felici a casa di nessuno", afferma Seth Burgess, uno studente laureato al MIT e autore principale del carta.
Tuttavia, è difficile trovare dettagli più precisi su ciò che è accaduto durante l'estinzione effettiva: è difficile determinare l'età esatta delle rocce che contengono fossili dall'evento di estinzione. Queste rocce, fatte di calcare, non contengono minerali che i geologi possono analizzare per determinare con precisione la loro età.
Ma un letto fossile a Meishan, in Cina, consente agli scienziati di aggirare il problema. Circa 252 milioni di anni fa, la Cina meridionale ospitava un ecosistema marino diversificato e vulcani vicini. Intervallati tra grossi pezzi di roccia fossile calcarea, noti per essere della fine del Permiano, basati su specifiche formazioni fossili, nonché i tentativi di datare le rocce non calcaree vicine, ci sono letti di cenere vulcanica. Questi letti di frassino sono la chiave per scoprire più precisamente quando gli animali si estinguono.
I metodi degli autori sono andati in questo modo: per prima cosa hanno cercato strati di calcare che hanno segnato l'evento di estinzione, quelli con un'alta concentrazione di fossili permiani che indicano che le specie stavano iniziando a morire, al di sopra delle quali erano assenti fossili. Quindi, hanno identificato gli strati di cenere che ostacolano l'evento di estinzione.
All'interno dei letti di cenere, i ricercatori del MIT azzerato su un minerale chiamato zircone, che si cristallizza in magma e contiene uranio e piombo . Gli scienziati , incluso il team del MIT, hanno tentato a lungo di capire quanti anni i portacenere erano basati su questi zirconi, ma studi precedenti mancavano di un alto grado di precisione. Tuttavia, il gruppo del MIT ha migliorato il modo in cui raccolgono e analizzano questi isotopi minerali in laboratorio: la loro datazione radiometrica dell'uranio e del piombo negli zirconi mostra che l'evento di estinzione è durato 60.000 anni, più o meno 48.000 anni.
Quindi, rispetto ai 4, 5 miliardi di anni della Terra esistenti, l'evento di estinzione è durato un battito di ciglia nel tempo geologico.
A Meishan, in Cina, strati più scuri di letti di cenere vulcanica intrecciano strati di calcare che contengono prove fossili di estinzione di massa. (Foto: Seth Burgess) "Il fatto che [possano] scendere a 60.000 anni più o meno 48.000 anni per un evento 252 milioni di anni fa è piuttosto notevole", afferma Doug Erwin, un paleobiologo del National Museum of Natural History di Smithsonian che ha scritto un commento in PNAS su lo studio.
Conoscere i tempi per una risoluzione più elevata consente agli scienziati di concentrarsi su ciò che è accaduto durante l'evento, invece di ottenere solo prima e dopo le riprese. Pertanto, le ipotesi su ciò che ha ucciso gli organismi alla fine del Permiano, sia che si concentrino su temperature oceaniche più elevate, aumenti della temperatura atmosferica o un picco di CO 2, dovranno essere perfezionate a seconda di dove le prove si adattano all'ultima sequenza temporale di estinzione.
Ad esempio, il team del MIT ha sovrapposto la propria sequenza temporale con i dati di precedenti ricerche sui cambiamenti del ciclo del carbonio. Gli scienziati pensano che un calo del carbonio atmosferico abbia avuto inizio prima dell'estinzione di massa e credono che ciò rappresentasse un'aggiunta di carbonio isotopicamente leggero nell'oceano, come evidenziato dal carbonio isotopicamente leggero visto nei sedimenti oceanici da quel momento. L'aggiunta di carbonio nell'oceano avrebbe potuto spingere un ambiente oceanico più caldo e più acido. Basato sulla nuova linea temporale, questo picco di carbonio è successo solo 20.000 anni prima che le specie iniziassero a morire.
Ma come si passa da un oceano acidificante a un estinzione di massa? Gli scienziati ritengono che uno dei modi chiave per uccidere le creature marine alla fine Permiano fosse qualcosa chiamato crisi di calcificazione. L'acidificazione dell'oceano riduce la quantità di carbonato nell'acqua e lo rende più difficile per gli organismi con metabolismi più bassi, come alcune specie di molluschi, per produrre gusci di carbonato di calcio e quindi sopravvivere. Questo, a sua volta, rompe i legami nella catena alimentare, rendendo le altre creature vulnerabili alla morte.
La scala temporale più breve significa anche che gli organismi avrebbero avuto sempre meno tempo per reagire e adattarsi a questi cambiamenti del clima, della CO 2 atmosferica e dell'acidità degli oceani. Non avendo la capacità di adattarsi, sono morti.
Man mano che altri scienziati prendono la linea temporale e la confrontano con altri dati sul clima e sull'acidità degli oceani, avranno un'idea migliore del gioco dell'estinzione e della velocità con cui gli ecosistemi si sono disintegrati. E Burgess pensa che il periodo di tempo per l'estinzione potrebbe diminuire ancora, con il miglioramento dei metodi di datazione geologica. "Forse tra 10 anni, saremo in grado di vederlo con una risoluzione più elevata. L'estinzione potrebbe anche essere più brusca di così ", afferma Burgess.
Anche altri eventi di estinzione di massa sono stati ridotti a brevi periodi usando metodi simili. Ad esempio, la datazione radiometrica dei letti di cenere vulcanica nel Montana e ad Haiti si trova vicino a prove geologiche dell'impatto dell'asteroide che ha ucciso i dinosauri alla fine del periodo cretaceo suggerendo che l'estinzione di massa ha richiesto solo circa 32.000 anni. Uno studio analogo di un'altra estinzione di massa innescata dalle eruzioni vulcaniche alla fine del periodo triassico suggerisce che è durata meno di 5.000 anni.
Nonostante il fatto che tutti questi eventi di estinzione siano stati causati da cose diverse, il collasso dell'ecosistema è avvenuto molto rapidamente. "Qualunque siano le cause delle estinzioni, e sembra che ci siano cause molto diverse per alcune di esse, la biosfera potrebbe collassare in modo molto simile una volta oltrepassato un punto critico", afferma Erwin.
Tutti questi discorsi sul cambiamento climatico e sugli oceani acidificanti sembrano probabilmente familiari. Oggi, gli esseri umani stanno facendo molte cose diverse nel loro ambiente che potrebbero avere importanti conseguenze in futuro: cambiamenti climatici, inquinamento, riduzione dell'habitat, solo per citarne alcuni. Alcuni scienziati vedono persino la fine del Permiano, in particolare la perdita di specie oceaniche, come una lezione per questo secolo.
Pertanto, comprendere le condizioni che portano a, all'interno e dopo un evento di estinzione di massa può aiutarci a evitare il collasso degli ecosistemi indotti dall'uomo in futuro. Come dice Erwin, "non si desidera iniziare un'estinzione di massa, perché una volta iniziata un'estinzione di massa, la prognosi è piuttosto cupa".
