I vulcani hanno acceso la miccia dell’estinzione di fine Ordoviciano

Il ritrovamento nei sedimenti di anomale concentrazioni di mercurio suggerisce che intense eruzioni vulcaniche possano essere state la causa dei cambiamenti climatici che alla fine dell’Ordoviciano hanno determinato l’estinzione di massa dell’85% delle specie allora viventi

L’estinzione di massa avvenuta alla fine del periodo Ordoviciano (485-443 milioni di anni fa), indicata con la sigla LOME (dall’inglese Late Ordovician mass extinction), ha causato la scomparsa di più dell’85% delle specie viventi e rappresenta uno dei cinque eventi di estinzione più catastrofici che si siano mai registrati nella storia della vita sulla Terra (Pikaia ne ha già parlato qui). L’estinzione ha colpito soprattutto le specie marine, a causa delle fluttuazioni del livello dei mari che si sono verificate durante i cicli di glaciazione avvenute alla fine dell’Ordoviciano superiore (458-443 Ma).

I dati paleoclimatici indicano che, durante l’Ordoviciano inferiore (485-470 Ma) e medio (470-458 Ma), il clima si è mantenuto relativamente stabile, mentre alla fine dell’Ordoviciano superiore (nell’età Hirnantiana 445-443 Ma), si è registrato un rapido raffreddamento del clima che ha comportato l’espansione dei ghiacci del Gondwana, il super continente del sud che, insieme alla Laurasia (super continente del nord), si formò dalla spaccatura della Pangea durante il periodo Triassico (252-201 milioni di anni fa circa).  L’inizio della glaciazione determinò un primo e più piccolo impulso di estinzione che ha colpito soprattutto le specie costiere, a causa dell’abbassamento del livello del mare. Mentre il secondo e più catastrofico impulso, avvenne al termine della glaciazione, quando i ghiacci si sciolsero, il mare si riscaldò e le zone costiere della piattaforma continentale furono invase da acqua di mare priva di ossigeno.

Sebbene ci sia accordo tra gli studiosi nell’associare i LOME ai cicli di glaciazione, resta da capire quali furono i meccanismi che innescarono tali trasformazioni climatiche su scala globale. Le ipotesi che sono state fin ora avanzate hanno chiamato in causa cambiamenti nella temperatura dell’atmosfera terrestre, le modificazioni della chimica degli oceani (dovuta al cambiamento nel livello di ossigeno disciolto) e perfino eventi extra-terrestri come l’emissione di lampi di raggi gamma provenienti dall’esplosione di una supernova.

Anche le intense eruzioni vulcaniche sono state spesso riconosciute come causa dei cambiamenti ambientali che hanno determinato le grandi estinzioni di massa, perché l’attività vulcanica, soprattutto di tipo LIP (acronimo di Large Igneous Province), che consiste nell’emissione di immensi quantitativi di lava in periodi geologicamente ridotti, è in grado di alterare velocemente la chimica dell’atmosfera attraverso l’emissione di ingenti quantità di CO2. Il rilascio di CO2 associato ai LIP può produrre il riscaldamento serra, l’acidificazione dell’oceano e l’anossia marina mentre la liberazione di anidride solforosa (SO2)può indurre un raffreddamento repentino dell’atmosfera attraverso la produzione di aerosol di zolfo stratosferico.

Finora, non era stato mai individuato un collegamento tra attività vulcanica LIP e le estinzioni avvenute nell’Ordoviciano. Un nuovo lavoro, pubblicato sulla rivista Geology, da ricercatori americani e giapponesi ha individuato nell’odierno sud della Cina e nel Nevada tracce di attività vulcanica LIP in accumuli di rocce basaltiche depositate nell’Ordoviciano in un periodo di tempo coerente con quello dei LOME. I ricercatori hanno quindi ipotizzato che, anche per l’estinzione di fine Ordoviciano, l’innesco alla base dei cambiamenti climatici è stato fornito dal vulcanismo.

I ricercatori hanno formulato la loro ipotesi utilizzando le concentrazioni di mercurio dei sedimenti come marker per stabilire un nesso temporale tra i LOME e l’attività vulcanica. Le eruzioni vulcaniche, infatti, emettono in atmosfera mercurio che tende ad accumularsi nei sedimenti. In ambiente marino, il mercurio si lega alla materia organica e il rapporto Hg/TOC (mercurio per unità di carbonio totale) può fornire una stima della quantità totale di mercurio in atmosfera. Comparando dunque le tracce di arricchimento di Hg nei sedimenti marini e i rapporti Hg/TOC che sono depositati durante le estinzioni di massa, i ricercatori hanno stabilito che nel periodo subito precedente ai LOME c’è stato un arricchimento di mercurio nei sedimenti dovuto a un’attività vulcanica LIP.

Questi ultimi dati rafforzano l’ipotesi che il vulcanismo LIP è stato il principale fattore determinante dei cambiamenti ambientali che hanno causato le estinzioni di massa sulla Terra.


Riferimenti:

Jones, et al. A volcanic trigger for the Late Ordovician mass extinction? Mercury data from south China and Laurentia. Geology (2017): doi: 10.1130/G38940.1

Immagine di dominio pubblico (licenza CC BY-SA 3.0) Trilobite – Pseudoasaphus praecurrens