La vita sulla Terra ha una storia lunga, ma anche estremamente turbolenta. In più di un’occasione, la maggior parte di tutte le specie si è estinta e una biodiversità già altamente sviluppata si è ridotta al minimo, cambiando ogni volta il corso dell’evoluzione. L’estinzione di massa più estesa è avvenuta circa 252 milioni di anni fa. Ha segnato la fine del periodo Permiano e l’inizio del periodo Triassico. Circa tre quarti di tutta la vita terrestre e circa il 95 percento della vita nell’oceano sono scomparsi nel giro di poche migliaia di anni.
Le gigantesche attività vulcaniche nell’odierna Siberia e il rilascio di grandi quantità di metano dal fondo del mare sono state a lungo dibattute come potenziali fattori scatenanti dell’estinzione del Permiano-Triassico. Ma la causa esatta e la sequenza degli eventi che hanno portato all’estinzione di massa sono rimaste molto controverse. Ora, scienziati provenienti da Germania, Italia e Canada, nel quadro del progetto BASE-LiNE Earth finanziato dall’UE e guidato dal Prof. Dr. Anton Eisenhauer del GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel in collaborazione con l’Helmholtz Center Potsdam GFZ German Research Center per Geosciences, sono stati per la prima volta in grado di ricostruire in modo definitivo l’intera cascata di eventi utilizzando tecniche analitiche all’avanguardia e modelli geochimici innovativi. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista internazionale Nature Geoscience.
Per il loro studio, il team di BASE-LiNE Earth ha utilizzato un archivio ambientale precedentemente spesso trascurato: i gusci dei brachiopodi fossili. “Questi sono organismi simili a vongole che esistono sulla Terra da più di 500 milioni di anni. Siamo stati in grado di utilizzare fossili di brachiopodi ben conservati provenienti dalle Alpi meridionali per le nostre analisi. Queste conchiglie sono state depositate sul fondo dei mari poco profondi della piattaforma del Tethys Ocean 252 milioni di anni fa e ha registrato le condizioni ambientali poco prima e all’inizio dell’estinzione“, spiega la dott.ssa Hana Jurikova. È la prima autrice dello studio, che ha condotto nell’ambito del progetto BASE-LiNE Earth e della sua tesi di dottorato presso GEOMAR.
Misurando diversi isotopi dell’elemento boro nei gusci fossili, il team è stato in grado di tracciare lo sviluppo dei valori di pH nell’oceano 252 milioni di anni fa. Poiché il pH dell’acqua di mare è strettamente legato alla concentrazione di CO2 nell’atmosfera, è stata possibile anche la ricostruzione di quest’ultima. Per le analisi, il team ha utilizzato analisi isotopiche ad alta precisione presso GEOMAR e microanalisi ad alta risoluzione sullo spettrometro di massa a ioni secondari (SIMS) all’avanguardia di GFZ.
“Con questa tecnica, non solo possiamo ricostruire l’evoluzione delle concentrazioni atmosferiche di CO2 , ma anche risalire chiaramente all’attività vulcanica. La dissoluzione degli idrati di metano, che era stata suggerita come potenziale ulteriore causa, è altamente improbabile sulla base dei nostri dati “, spiega il dott. Marcus Gutjahr di GEOMAR, coautore dello studio.
Come passo successivo, il team ha inserito i dati ricavati dal boro e da ulteriori indagini basate sugli isotopi di carbonio in un modello geochimico computerizzato che simulava i processi della Terra in quel momento. I risultati hanno mostrato che il riscaldamento e l’acidificazione degli oceani associati all’immensa iniezione di CO2 vulcanica nell’atmosfera erano già fatali e hanno portato all’estinzione di organismi marini calcificanti proprio all’inizio dell’estinzione. Tuttavia, il rilascio di CO2 ha portato anche ulteriori conseguenze; con l’aumento delle temperature globali causate dall’effetto serra, anche l’invecchiamento chimico sulla terra è aumentato.
Nel corso di migliaia di anni, quantità crescenti di nutrienti hanno raggiunto gli oceani attraverso fiumi e coste, che poi sono diventati eccessivamente fertilizzati. Il risultato è stato un impoverimento dell’ossigeno su larga scala e l’alterazione di interi cicli elementali. “Questo crollo simile a un domino dei cicli e dei processi di sostegno vitale interconnessi ha portato alla fine alla catastrofica estensione osservata dell’estinzione di massa al confine Permiano-Triassico“, riassume la dott.ssa Jurikova.
Lo studio è stato condotto nell’ambito del progetto ITN BASE-LiNE Earth, finanziato dall’UE, in cui l’uso dei brachiopodi come archivio ambientale è stato sistematicamente studiato per la prima volta e metodi analitici pertinenti sono stati migliorati e sviluppati di recente. “Senza queste nuove tecniche sarebbe difficile ricostruire i processi ambientali più di 250 milioni di anni fa con lo stesso livello di dettaglio che abbiamo raggiunto ora“, sottolinea il Prof. Dr. Anton Eisenhauer di GEOMAR, l’ex coordinatore del progetto BASE-LiNE Earth e coautore del nuovo studio, “inoltre, i nuovi metodi potranno essere applicati per altre applicazioni scientifiche“.
