L’impatto del gigantesco asteroide Chicxulub (dal diametro di 10-12 chilometri) sull’attuale penisola dello Yucatán, evento che 66 milioni di anni fa ha portato all’estinzione di tutti i dinosauri non aviani e la scomparsa di oltre i due terzi delle specie allora presenti sulla Terra, è avvenuto durante la primavera boreale.

La scoperta, frutto di una collaborazione internazionale guidata da scienziati dell’università Vrije di Amsterdam insieme a colleghi dell'ateneo svedese di Uppsala e di altri istituti, è stata possibile grazie all’analisi dei resti fossili di pesci morti subito dopo l’impatto, perfettamente conservati in un deposito del tardo Cretaceo situato nel Dakota del Nord (Stati Uniti) e studiati attraverso il potente supermicroscopio Esrf (European Synchrotron Radiation Facility) di Grenoble, in Francia.

Aver individuato la stagione in cui è il meteorite è caduto sulla superficie terrestre, provocando enormi cataclismi seguiti poi da un lunghissimo “inverno da impatto”, è importante perché apre nuovi scenari verso la comprensione dei motivi per i quali alcuni gruppi di animali si salvarono e altri no. Mentre tutti i dinosauri non aviani, gli pterosauri, le ammoniti e la maggior parte dei rettili marini si estinsero, mammiferi, uccelli, coccodrilli e tartarughe ebbero una sorte migliore: in questo, sottolineano gli autori, è probabile che abbia giocato un ruolo decisivo il fatto che nell'emisfero australe fosse invece inverno e quindi molti animali si trovavano in uno stato pre-letargico, in grotte o tane più riparate. 

A study in Nature suggests that the Chicxulub asteroid impact that ended the Mesozoic era, the age of the dinosaurs, occurred at springtime in the Northern Hemisphere https://t.co/iFrLg17QOV

— nature (@Nature) February 23, 2022

I pesci fossili su cui sono state condotte le analisi che hanno portato a questo risultato provengono dal sito di Tanis, ben noto nella comunità di geologi e paleontologi. Il deposito è stato scoperto per la prima volta nel 2008 da Rob Sula e Steve Nicklas ed è stato scavato sistematicamente a partire dal 2012 da Robert DePalma che si rese subito conto di quanto fosse variegata e insolita la collezione di fossili presente nel sito e di come tutti i resti fossero perfettamente conservati. Lo stesso DePalma è l'autore principale del primo studio che, nel 2019, ha descritto il sito affermando che lì è rimasto catturato ciò che è accaduto pochi minuti o poche ore dopo che l'asteroide ha colpito la penisola messicana dello Yucatán circa 66 milioni di anni fa.

Secondo l'articolo del 2019, l'impatto ha generato onde alte 10 metri in un mare poco profondo che si estendeva attraverso quelli che oggi sono gli Stati Uniti meridionali e orientali. Quando una di queste onde cominciò a risalire verso una valle fluviale in quello che oggi è il North Dakota, ha spazzato via gli organismi sul suo cammino, insieme a fango e sabbia. Il successivo ritiro dell'onda portò al deposito del materiale e quindi alla formazione del sito di Tanis che fornisce un'immagine eccezionale degli ultimi istanti dell'era del Cretaceo. Il gigantesco tsunami prodotto dall'impatto iniziò ad investire la Terra solo in seguito, circa una ventina di ore dopo. 

Ma per capire più nel dettaglio come è stato possibile scoprire che il meteorite Chicxulub è caduto durante la primavera boreale abbiamo intervistato il professor Luca Giusberti del dipartimento di Geoscienze dell'università di Padova, che ci ha anche illustrato perché il sito di Tanis ha caratteristiche così eccezionali.

"I paleontologi dicono che sembra l’istantanea di un incidente d’auto perché fa vedere la devastazione corrispondente ai primi minuti dopo l’impatto. Il sito deve essere ulteriormente studiato perché hanno vi si trovano i resti degli ultimi dinosauri che hanno vissuto sulla Terra, negli ultimi 15 minuti prima della fine del Cretaceo".

La particolarità del sito di Tanis in Nord Dakota

Per iniziare il professor Giusberti descrive la particolarità del sito di Tanis. "Nel Nord Dakota, come in altre regioni del Nord America come il Montana e il Wyomin, affiora piuttosto estesamente una formazione geologica che si chiama Hell Creek Formation, nella quale sono registrati gli ultimi milioni di anni di vita dei dinosauri. Da quelle rocce provengono alcuni dei dinosauri più iconici e famosi del mondo, come il T-rex e il tricerapoto. La peculiarità di questa aree è che la formazione registra molto bene il passaggio tra l’era Mesozoica e l’era Cenozoica, quindi è un sito ottimale per cercare di capire cosa è successo ai dinosauri 66 milioni di anni fa".

"Sappiamo tutti che a partire dagli anni ’80 è stata elaborata la teoria dell’impatto dell’asteroide nella zona corrispondente all’attuale penisola dello Yucatan, dove andò a schiantarsi l'asteroide noto come Chicxulub. Il sito di Tanis si trova a circa 3.500 km più a nord rispetto alla penisola dello Yucatàn e nel Cretaceo terminale corrispondeva a circa 50° di latitudine nord. Qui affiora un’unità sedimentaria non particolarmente spessa, è poco meno di 150 centimetri, costituita da sabbie e lini con strutture sedimentarie molto complesse che all’interno hanno resti fossili straordinari. Dentro questi strati si trovano mescolati fossili di ambienti completamente diversi: ci sono frammenti ossei di dinosauri, pesci di acqua dolce, conchiglie di invertebrati marini come le ammoniti, denti di squali, resti di mosasauri, tronchi di piante, resti di ambra", approfondisce Giuberti.

"Quando i paleontologi cominciarono a scavare questo sito si accorsero che era veramente qualcosa di unico. Rappresenta infatti un deposito che si è formato, secondo le stime fatte dai geologi e dai paleontologi, tra i 15 e i 20 minuti dopo l’impatto dell’asteroide". 

Ma cosa spiega la variabilità e la ricchezza dei resti fossili presenti nel sito? "Ai tempi in Nord America - osserva il docente del dipartimento di Geoscienze dell'università di Padova - era presente un braccio di mare che si sviluppava fino al Nord Dakota ed era relativamente ampio: la caduta dell’asteroide produsse immediatamente delle onde sismiche primarie ad alta velocità che si trasmisero con una velocità pazzesca fino a questo braccio di mare, scuotendolo in modo violento. Questo provocò la fuoriuscita di un’ondata di acqua che penetrò verso la terraferma entrando in un canale e nella sua corsa verso nord questa piena di acqua marina trascinò tutto quello che trovava, quindi oltre a quello che era presente nell’ambiente marino trascinò anche resti di piante ed organismi continentali".

"Nel deposito - continua Giusberti - oltre ai resti fossili sono presenti anche le famose sferule da impatto che furono prodotte dal materiale fuso scagliato dopo lo schianto del meteorite e prendono il nome di tectiti. La cosa eccezionale è che alcune di queste tectiti sono presenti nelle branchie di almeno il 50% dei pesci: questo vuol dire che i pesci morirono contemporaneamente alla caduta dell'asteroide".

Fossil fish reveal timing of asteroid that killed the dinosaurs https://t.co/NrN40EPNbo

— nature (@Nature) February 23, 2022

Lo studio che ha scoperto che il meteorite Chicxulub è caduto sullo Yucatàn in primavera

In seguito alla scoperta del sito di Tanis i ricercatori che hanno potuto avere accesso all'area (e, come ricorda un articolo di Colin Barras sempre sulle pagine di Nature, non sono in molti ad avere avuto questa opportunità) hanno cominciato a studiare con estremo dettaglio il materiale contenuto e hanno deciso di provare a capire quando si è verificato esattamente l’impatto.

Una ricercatrice che ha avuto accesso al sito di Tanis è Melanie During che ora sta conseguendo un dottorato di ricerca in paleontologia presso l'università di Uppsala in Svezia ed è la prima autrice dello studio pubblicato nei giorni scorsi. Questo team di ricerca ha pensato di concentrare le analisi sui pesci. "Ce ne sono di diverso tipo, alcuni sono corrispondenti agli attuali storioni e ai pesci spatola, sono andati ad analizzare le scaglie dermiche, i denti e le ossa e hanno visto che, in base ad elementi di traccia e altro, l’alterazione diagenetica era praticamente nulla e questo indica che la preservazione era assolutamente eccezionale. Quindi hanno avuto l’idea di andare a vedere all’interno di denti, ossa e scaglie dermiche le bande di accrescimento per cercare di scoprire in che fase della crescita si trovavano questi pesci quando è arrivata l’ondata che ha creato il sito di Tanis", spiega il professor Luca Giusberti.

Secondo gli autori di questo lavoro i modelli di crescita di alcune lische di pesce fossilizzate, rinvenute nel sito di Tanis possono rivelare la stagione in cui il pesce è morto. " Nella stagione sfavorevole come l’inverno - entra nel merito il paleontologo dell'università di Padova - ci sono delle bande più scure che rappresentano dei momenti di stasi nella crescita dei pesci. Quando arriva invece la stagione più favorevole e c’è cibo in abbondanza si possono rilevare delle bande più chiare con differente densità di osteociti. Studiando le parti più superficiali di queste placche dermiche, ossa e scaglie i ricercatori hanno trovato esattamente le bande che corrispondono all’inizio della stagione primaverile, quando c’era la fioritura del plancton, le condizioni di cibo erano ottimali e i pesci cominciavano a riprodursi".

A rafforzare l'ipotesi che il meteorite sia caduto in primavera ci sono anche i dati relativi agli isotopi del carbonio che possono suggerire la quantità di zooplancton ingerita da un animale. Poiché l'alimentazione raggiunge picchi tra la primavera e l'estate, la concentrazione di questi isotopi può indicarci la stagione del nutrimento, ricorda Barras su Nature.

"Dagli studi sugli isotopi stabili del carbonio è emerso che la curva del rapporto tra carbonio-12 e carbonio-13 stava aumentando e questo indica un aumento della produttività nell’ambiente in cui vivevano questi pesci", conferma Giusberti.

Le implicazioni dello studio

L’evento che fu all’origine di uno dei più grandi processi di estinzione di massa di tutta la storia della Terra è avvenuto dunque durante in primavera, 66 milioni di anni fa. Ma cosa implica questa scoperta? "I paleontologi che hanno pubblicato questo lavoro sottolineano che aver scoperto che l’asteroide è caduto durante la primavera boreale è molto importante perché spiegherebbe il motivo per il quale nell’emisfero australe la ripresa dalla crisi del K-T è stata un po’ più rapida. Nell’emisfero boreale del pianeta infatti l’impatto è avvenuto su organismi che stavano sviluppando prole, in un momento di debolezza, mentre nell’emisfero australe c’erano organismi che probabilmente erano in fase semi-letargica o nascosti nelle tane e questo spiegherebbe il differente pattern di recupero del biota tra i due emisferi. Questo risultato apre nuovi scenari", approfondisce il docente del dipartimento di Geoscienze.

Il professor Giusberti conclude con una curiosità. "Il sito, che è in una località sperduta e in un terreno privato, si chiama Tanis perché il paleontologo che lo ha studiato per primo, De Palma, è un fan del film Indiana Jones e i predatori dell’arca perduta. In quel film i protagonisti vanno a cercare la città egiziana di Tanis che fu sepolta da un’enorme tempesta di sabbia dopo che gli egiziani riportarono l’arca dell’alleanza. E lui per analogia ha deciso di chiamare questo sito paleontologico in questo modo".