Le estinzioni hanno svolto un ruolo importante nella storia della vita, eliminando nicchie e favorendo le radiazioni adattive. Le principali estinzioni di massa che hanno coinvolto dal 70% a oltre il 90% delle specie esistenti si sono verificate almeno cinque volte negli ultimi 540 milioni di anni. La scoperta di Alvarez et al. (1) che la fine del Cretaceo (65 Mya) estinzione di massa coincise con la prova per l’impatto di un asteroide o cometa diameter 10 km di diametro focalizzato interesse per le cause delle altre estinzioni di massa. Ci si aspettava che la prova di un impatto simile potrebbe essere trovato in altri eventi di estinzione di massa. Tali prove, tuttavia, hanno tardato ad arrivare (2). Allo stesso tempo, episodiche massicce eruzioni di basalto di inondazione continentale sono state suggerite come un’altra possibile causa di estinzioni di massa (3, 4). Questa connessione è illustrata da uno studio di Whiteside et al. (5) che fornisce la prova che l’eruzione dei basalti della provincia magmatica atlantica centrale (CAMP), con un volume conservato superiore a 1 × 106 km3 e che copre più di 7 × 106 km2, coincise con l’evento di estinzione del Triassico finale (TE) (201.4 Mya) sulla terra e negli oceani.
Il rapporto di Whiteside et al. (5) presenta i risultati degli isotopi di carbonio ottenuti da cera fogliare n-alcani, legno e carbonio organico totale da due sezioni non marine dai bacini di Newark e Hartford negli Stati Uniti orientali, che includono i basalti di CAMP e che sono strettamente vincolati da inversioni magnetiche, cicli orbitali e studi sul polline. La correlazione utilizza i livelli dell “TE e coincidente escursione carbonio-isotopo e il confine hettangiano-sinemuriano 1.8 Mya tardi, che staffa l ” episodio CAMPO. Le sezioni sono calibrate ad alta precisione (20-ky). Questi dati sono abbinati ai dati isotopici di carbonio forzati orbitalmente dalla baia di marine St Audrie, sezione UK, mostrando che il brusco spostamento iniziale negativo isotopo di carbonio e orizzonte di estinzione sono sincroni nelle sezioni marine e non marine. I più antichi basalti di campo nei bacini di Newark e Hartford postdate leggermente l’orizzonte di estinzione (di ∼20 ky), ma in sezioni marocchine simili i basalti possono essere simultanei con l’orizzonte di estinzione (6, 7).
Man mano che si sono rese disponibili età radiometriche precise, è stato determinato che gli episodi di basalto alluvionale sono brevi e gravi (con un picco di uscita di oltre 1 milione di chilometri cubi in meno di 1 milione di anni, nella maggior parte dei casi) (4). Altre due importanti estinzioni di massa sono state correlate con episodi di basalto alluvionale: l’evento della fine del Cretaceo (65 Mya) con i basalti del Deccan dell’India e l’evento della fine del Permiano (251 Mya) con i basalti siberiani. Tuttavia, le eruzioni del Deccan ora sono note per essere iniziate prima dell’evento di estinzione/impatto di massa della fine del Cretaceo, e i flussi siberiani sono ancora solo approssimativamente correlati con la fine del Permiano (4).
Gli episodi di basalto alluvionale possono essere le principali cause di cambiamenti climatici e biologici.
Minori estinzioni ed eventi paleoclimatici sono correlati con i basalti del Nord Atlantico 55-Mya (con il massimo termico del Paleocene-Eocene o PETM) e i basalti del 183-Mya Karoo (con un primo evento di riscaldamento ed estinzione del Giurassico). Per determinare una relazione causa-effetto, quello di cui abbiamo bisogno ora sono strettamente vincolati studi stratigrafici simili a quella di Whiteside et al. (5) collegare i flussi di lava alle registrazioni delle estinzioni e di altre perturbazioni ambientali nelle sezioni marine e non marine.
Cause di estinzione
Qual è il meccanismo che causa l’estinzione? È stato suggerito il raffreddamento climatico da aerosol vulcanici nell’atmosfera superiore, così come il riscaldamento derivante dalle emissioni di anidride carbonica magmatica. Tuttavia, le emissioni magmatiche di anidride carbonica CAMP probabilmente erano troppo piccole per influenzare notevolmente il clima, e il raffreddamento a lungo termine da aerosol è molto incerto (8). Le escursioni isotopiche δ13C negative iniziali nelle sezioni di Newark, Hartford e St Audrie Bay suggeriscono un massiccio ingresso di metano impoverito di 13C coincidente con l’inizio di CAMP, e la durata dell’escursione iniziale di isotopo di carbonio è stimata in soli 20-40 ky. Una super-serra di anidride carbonica è supportata da studi paleobotanici (10) e prove di una crisi tra gli organismi calcarei negli oceani (11).
La fonte più probabile di gas serra può essere il rilascio rapido dalle reazioni tra intrusioni ignee che accompagnano i flussi e i sedimenti circostanti. Ad esempio, Svensen et al. (12) ha proposto che il PETM e l’escursione negativa associata dell’isotopo del carbonio derivassero dal rilascio esplosivo di metano impoverito di 13C dall’intrusione di complessi basaltici simultanei in sedimenti ricchi di organici. Un ulteriore sostegno a questa idea deriva dalla presenza di insolite rocce ignee prodotte dalla fusione di sedimenti a contatto con le intrusioni del Nord Atlantico (13). Più recentemente, un modello simile è stato suggerito per il rilascio di gas serra dall’eruzione dei basalti siberiani e Karoo, dove le intrusioni sono accompagnate da tubi di roccia altamente fratturata che indicano il rilascio esplosivo di gas termogenici dai sedimenti intrusi (14, 15).
Catastrofi
Qualunque sia la causa ultima delle estinzioni e delle perturbazioni climatiche, i risultati di Whiteside et al. (5) fornire un collegamento convincente tra l’TE e i basalti del CAMPO. Il riconoscimento che eventi catastrofici come grandi impatti o episodi di basalto alluvionale possono essere le principali cause del cambiamento climatico e biologico rappresenta un cambiamento epocale nelle scienze geologiche. Si dice che James Hutton (1726-1797) abbia scoperto il tempo profondo—la lunghezza quasi inimmaginabile del tempo geologico—e Charles Lyell (1797-1875) abbia interpretato il tempo profondo come accomodante l’idea che i processi geologici lenti e costanti direttamente osservabili che lavorano nelle lunghe ages potrebbero spiegare grandi cambiamenti geologici e biologici. Al contrario, gli eventi naturali di vario tipo nel mondo reale tendono a seguire una relazione di legge inversa tra frequenza F e magnitudine M in modo che F = 1 / MD, dove D è positivo (vedi, ad esempio, ref. 16, 17). Pertanto, eventi di piccola magnitudo (ad esempio terremoti, eruzioni vulcaniche, impatti) tendono ad accadere molto più frequentemente di eventi potenzialmente catastrofici di grande magnitudo. Le ragioni sono variabili, ma in generale esiste una relazione probabilistica tra la grandezza e la frequenza degli eventi.
Quindi, la nozione di tempo profondo deve tenere conto del fatto che gli eventi con la massima grandezza dovrebbero accadere molto raramente; infatti, potrebbero trascorrere da decine a centinaia di milioni di anni tra gli eventi più grandi. Il significato del tempo profondo è che, anche se ci aspettiamo molto grandi eventi solo molto di rado, la lunga scala geologica praticamente garantisce che i potenziali catastrofi di grande corpo impatti e di inondazione di basalto vulcanismo accadrà di volta in volta (forse abbastanza “spesso” rispetto alla lunghezza del tempo geologico), e i risultati di questi molto energico eventi dovrebbe essere un aspetto importante della geologica e biologica del record.
Note a piè di pagina
- 1E-mail: mrr1{at}nyu.edu.
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Autore contributi: M. R. R. ha scritto il documento.
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L’autore non dichiara alcun conflitto di interessi.
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