La scienza del perché un asteroide, non una cometa, ha spazzato via i dinosauri non aviari

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Circa 66 milioni di anni fa, la Terra ha sperimentato quella che è conosciuta come la quinta grande estinzione di massa. I fossili che erano abbondanti negli strati rocciosi più antichi – incorporati nella roccia sedimentaria di tutto il mondo – sono improvvisamente scomparsi dagli strati più giovani. 

Una vasta gamma di animali e piante, inclusi tutti i dinosauri non aviari, hanno tutti incontrato la loro scomparsa quasi esattamente nello stesso momento. In effetti, circa il 75% di tutte le specie animali e vegetali sulla terra e negli oceani si è estinto esattamente nello stesso momento.

Cosa ha causato questa improvvisa estinzione di massa? 

Il grande indizio arrivò nel 1980, quando un team guidato da Luis Alvarez scoprì un sottile strato di argilla con enormi concentrazioni dell’elemento iridio: raro sulla Terra ma comune negli asteroidi (e in alcuni tipi di comete). 

Nel 1991, il cratere Chicxulub è stato identificato e collegato a questo evento. Per decenni, gli scienziati hanno discusso se a causare il cratere fosse stato un asteroide o una cometa, ma dati che favorivano in modo schiacciante l’ipotesi dell’asteroide. 

Nel febbraio del 2021, tuttavia, l’astronomo di Harvard Avi Loeb, insieme al suo studente, Amir Siraj, ha pubblicato e promosso un documento altamente discutibile in cui hanno tratto la conclusione opposta

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Ora, un’analisi superiore smentisce assolutamente il loro articolo e spiega in dettaglio perché un asteroide, non una cometa, è quasi certamente stato responsabile dell’estinzione dei dinosauri.

Il cratere lasciato dall'asteroide che ha spazzato via i dinosauri si trova nello Yucatán.
Il cratere lasciato dall’asteroide che ha spazzato via i dinosauri si trova nella penisola dello Yucatán. – UNIVERSITÀ DEL TEXAS AD AUSTIN / JACKSON SCHOOL OF GEOSCIENCES / GOOGLE MAP

Ci sono quattro prove principali di cui si deve tenere conto quando si tratta dell’evento di estinzione di massa di circa 66 milioni di anni fa.

  • L’estinzione di ben oltre il 50% delle specie marine e terrestri di piante e animali, il tutto in un brevissimo lasso di tempo.
  • Le dimensioni, l’ampiezza e la distribuzione dello strato di argilla e cenere trovato in tutto il mondo, inclusa l’abbondanza dei vari elementi rari scoperti.
  • L’energia che deve avere liberato un impattatore per causare la formazione del cratere Chicxulub.
  • E la frequenza con cui ci si aspetta che un asteroide o una cometa soddisfino questi tre criteri precedenti, per aiutare a calcolare quale è più probabile dell’altro.

Perché un asteroide e non una cometa?

Un grande impatto di una cometa o di un asteroide potrebbe aver causato questa estinzione. Uno dei due, se abbastanza grande, sarebbe in grado di sollevare enormi quantità di materiale cambiando il clima globale e portando al declino e alla caduta di molte specie. 

Poiché le comete in genere provengono da più lontano rispetto agli asteroidi, si muovono a velocità più elevate quando attraversano l’orbita terrestre: una cometa dovrebbe avere solo un diametro di circa 7 chilometri per avere un impatto sulla Terra con energia sufficiente per creare il cratere Chicxulub, mentre un asteroide dovrebbe avere un diametro di circa 10 chilometri.

Lo strato limite Cretaceo-Paleogene è molto distinto nella roccia sedimentaria.
Lo strato limite Cretaceo-Paleogene è molto distinto nella roccia sedimentaria. – JAMES VAN GUNDY

Il principale vincolo all’origine extraterrestre di questo evento di estinzione, come sottolinea il nuovo articolo, è sempre stata la composizione dello strato di argilla al confine tra il periodo Cretaceo (terminato 66 milioni di anni fa) e il Paleogene (iniziato 66 milioni di anni fa). 

Quello strato di argilla contiene elementi rari e isotopi rari di elementi in grandi concentrazioni, oltre ad amminoacidi non utilizzati nei processi vitali sulla Terra: coerente con quello che troviamo nei meteoriti, non nelle cose di origine terrestre.

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Ora, ecco il primo grosso problema con l’idea della cometa. 

La maggior parte degli asteroidi che abbiamo incontrato sulla Terra rientra in uno dei quattro raggruppamenti: condriti (con piccole inclusioni sferiche fatte in gran parte di silicati), acondriti (senza inclusioni), meteoriti di ferro e meteoriti di ferro-pietra. Di questi, un impatto da 10 chilometri di un tipo specifico di condrite – le condriti carbonacee, che costituiscono circa il 5% di tutti i meteoriti intatti – fornirebbe circa 230.000 tonnellate di iridio, il che è in linea con le stime moderne comprese tra 200.000-280.000 tonnellate di iridio depositato in quell’evento.

Un impatto di una cometa di 7 chilometri, basato sulle comete che abbiamo esaminato, non potrebbe fornire più di ~ 10.000 tonnellate di iridio, poiché è solo circa un terzo del volume, composto da elementi più leggeri in generale e principalmente composto da ghiaccio.

C’è anche la questione della frequenza degli eventi. È possibile calcolare i tassi di impatto di comete rispetto ai tassi di impatti da asteroide per determinare quale sia più probabile. 

Originariamente, nel loro documento del febbraio 2021, Siraj e Loeb (correttamente) hanno affermato che Chicxulub è stato il più grande impatto negli ultimi 250 milioni di anni e che gli impatti con gli asteroidi della cintura principale dovrebbero verificarsi con un intervallo medio di circa 350 milioni di anni. Basandosi solo su questi numeri – forniti da Siraj e Loeb – la probabilità di un evento di impatto su scala Chicxulub negli ultimi 250 milioni di anni è superiore al 50%. In altre parole, è difficile sostenere l’affermazione che un impatto con un asteroide sarebbe improbabile.

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Tuttavia, le comete di lungo periodo della dimensione appropriata (~ 7 km) per produrre il cratere Chicxulub, l’altro principale meccanismo candidato, colpiscono la Terra solo con un intervallo medio di circa ~ 3800 milioni di anni, rendendo la probabilità che un tale impatto sia avvenuto negli ultimi 250 milioni di anni sotto il 7% circa. 

Le comete più grandi possono passare vicino al Sole ed essere distrutte, frammentandosi di conseguenza, ma i due ricercatori di Harvard ha scelto – non motivati da alcuna prova – di presumere che le comete più grandi (~ 60 km) si frammentino esattamente in 630 blocchi, portando a un enorme miglioramento di un fattore di ~ 15. 

Quando vengono utilizzati modelli realistici e simulazioni di frammentazione di una cometa, tuttavia, è più probabile che il numero di frammenti cada nell’intervallo da 10 a 30, il che li porterebbe a colpire la Terra con un intervallo medio di appena 2000 milioni di anni.

Il documento del febbraio 2021 di Siraj e Loeb, pubblicato sulla rivista Nature Scientific Reports, è pieno di errori che sarebbero considerati inconcepibili dalla maggior parte dei professionisti del settore. Prima di tutto, non fanno menzione dell’abbondanza di iridio nel loro articolo, notando semplicemente che l’impattore doveva avere una composizione simile a una condrite carboniosa. 

Mentre ci sono condriti carboniose trovate sia tra gli asteroidi che tra le comete, i sottotipi specifici di condriti carboniose che si adattano all’evidenza osservata dalla composizione dello strato limite – condriti carboniose CM o CR – sono esclusivi degli asteroidi e non corrispondono affatto alle comete.

In secondo luogo, durante il calcolo delle probabilità di impatto degli asteroidi rispetto alle comete, hanno eseguito un’analisi per calcolare la frazione di asteroidi della cintura principale che potrebbe fornire una corrispondenza con il dispositivo di simulazione: un approccio ragionevole, ma arrivando a una cifra che è solo circa il 10% della cintura principale asteroidi, quando un’analisi più completa indica che la cifra è probabilmente del 20% o superiore. 

Hanno quindi ipotizzato che il 100% delle comete potesse corrispondere alla composizione di condrite carboniosa dello strato che separa il Mesozoico dall’era Cenozoica: un doppio standard che riduce ingiustamente la probabilità di una natura asteroidale mentre allo stesso modo ingiustamente aumenta la probabilità di origini cometarie.

Come osserva il documento di confutazione, ci sono una serie di errori importanti che travisano grossolanamente fatti noti di base sul nostro Sistema Solare. Tra questi:

Siraj e Loeb hanno concluso che la causa cometaria sia circa 10 volte più probabile degli asteroidi perché combinano condriti carboniose con tipi di meteoriti specifici e ignorano le prove [dell’iridio]“.

Includendo i vincoli che il dispositivo di simulazione deve corrispondere a un tipo di condrite carboniosa CM o CR e fornire l'[iridio] in adeguata quantità nello strato di argilla globale, la probabilità di una cometa è ≈0%“.

Nonostante l’importanza del numero di frammenti [in cui una cometa si romperà quando passa vicino al Sole], Siraj e Loeb non lo hanno impostato come parametro libero e non hanno esplorato la sensibilità dei loro risultati ad esso o hanno riconosciuto questa grande incertezza nel loro calcolo“.

È molto chiaro, dopo un attento esame da parte dei professionisti del settore, che l’articolo di Siraj e Loeb non avrebbe mai dovuto superare la revisione tra pari, poiché contiene una serie di difetti squalificanti che avrebbero potuto essere risolti semplicemente guardando la letteratura esistente sull’argomento. 

Quindi, ci si chiede, in che modo un documento come questo non solo viene pubblicato, ma attira un’enorme quantità di attenzione da parte dei media?

Purtroppo, è quasi una formula stereotipata. C’è uno stereotipo di ciò che accade quando un certo tipo di scienziato – di solito un fisico – decide di interessarsi a un campo adiacente o addirittura completamente esterno al proprio.

  • Considerano un problema importante in un altro campo,
  • pensano a uno scenario alternativo al mainstream,
  • modellano o stimano grossolanamente sia il processo tradizionale che quello alternativo,
  • e traggono le loro conclusioni senza riguardo a nulla che avrebbero potuto trascurare.

Questo tipo di scienza nel vuoto è spesso un esercizio eccellente per capire come affrontare un problema iniziale, ma è un sostituto orribilmente scarso per i decenni di ricerca che servono a scoprire le profonde verità scientifiche che si possono trovare in qualsiasi area di indagine. A meno che non vi capiti di trovare redattori e revisori sufficientemente familiari con le sfumature di quei particolari sottocampi, questo tipo di analisi insensibile e incurante può facilmente passare attraverso le crepe.

In molti modi, la vera catastrofe è il modo in cui uno scienziato in modo non serio può fondamentalmente mancare di rispetto a un altro campo facendola franca completamente. Quando, come scienziati, iniziamo i nostri studi universitari, ci affidiamo ai nostri supervisori e colleghi per insegnarci come fare ricerca in modo responsabile. Ciò che ciò comporta, ogni volta che hai un’idea, è imparare come eseguire i seguenti passaggi.

  1. Esegui una ricerca bibliografica, che ti insegnerà quale lavoro è già stato fatto su questo particolare argomento e quali idee sono già state prese in considerazione.
  2. Analizza la letteratura pertinente, imparando come tenere conto e trattare i vari fattori.
  3. Scopri quali sono le varie questioni importanti per l’argomento, quali sono state risolte (e perché) e quali rimangono aree di contesa (e perché).
  4. Infine, quando hai sufficientemente compreso i metodi utilizzati, le ipotesi fatte, i dati rilevanti e i vincoli che non possono essere elusi, solo allora sei pronto a ripiegare nella tua idea: nel contesto di tutto il resto che è già stato conosciuto.

Questo è il modo in cui i professionisti in quasi tutti i campi scientifici hanno imparato a comportarsi, come addestrano i loro studenti alla ricerca e anche come avanzano i campi scientifici.

Animazione di un gran numero di oggetti vicini alla Terra potenzialmente pericolosi, a partire dal 2018.
L’animazione mostra una mappatura delle posizioni di oggetti vicini alla Terra (NEO) – NASA / JPL-CALTECH

È molto chiaro, dall’articolo di Siraj e Loeb, che hanno eseguito solo superficialmente il primo passaggio, facendo nel loro lavoro un numero enorme di presupposti ingiustificabili. 

Per la comunità di scienziati che lavorano sull’evento di estinzione del K-Pg e sulla natura del dispositivo di simulazione Chicxulub , questo documento – e il relativo comunicato stampa di Harvard e la copertura servile altrove – questo è l’evento pubblico più notevole che il loro campo ha ricevuto in alcuni anni, e si trattava di uno studio contrarian che si impegnava solo in analisi superficiali e facilmente confutabili.

L’iridio presente nello strato geologico di 66 milioni di anni fa, ad esempio, è stato recentemente confermato come corrispondente all’impronta chimica della polvere asteroidale sotto le acque oceaniche nel cratere stesso di Chicxulub. Il tipo di condrite carboniosa che corrisponde in modo schiacciante alle comete è noto come condrite CI, che è incompatibile con le condriti CM o CR basate su asteroidi che si adattano all’amminoacido osservato, cromo-54, meteorite fossile e abbondanza di elementi del gruppo del platino di lo strato limite di argilla.

La natura asteroidale dell’impattatore Chicxulub non è in dubbio, ma a meno che tu stesso non sia un professionista del settore o non ti capiti di leggere questo articolo, probabilmente non lo concluderai mai per te stesso.

La cosa più importante è che tutti noi impariamo qual è la conclusione scientifica corretta da trarre e perché. 

L’evento di impatto verificatosi 66 milioni di anni fa era dovuto a un asteroide, non a un oggetto con proprietà simili a una cometa. Lo sappiamo per molte ragioni, tra cui la composizione chimica molto convincente dell’impattatore, recuperata dal cratere Chicxulub e abbinata allo strato di cenere e argilla trovato in tutto il mondo alla profondità appropriata all’interno della roccia sedimentaria. 

Una cometa ha semplicemente le proprietà sbagliate e lo studio precedente che affermava il contrario non era solo un errore, ma conteneva una serie di errori grossolani inaccettabili che avrebbero dovuto portare al rifiuto dell’articolo.

La questione etica più ampia, tuttavia, rimane irrisolta. 

Cosa facciamo con gli scienziati che sono così pieni di sé da irrompere volontariamente in un campo in cui non hanno esperienza, e invece di lavorare per acquisire quell’esperienza e contribuire in modo significativo, pubblicano semplicemente un’analisi superficiale per promuovere la propria fama e carriera? 

Questo tipo di pratica deve essere scoraggiato, allo stesso modo in cui scoraggiamo coloro che non hanno competenze scientifiche dal fornire sciocchezze: attraverso la revisione tra pari di qualità. L’alternativa è giocare a un gioco impossibile da vincere: la comprensione scientifica attraverso il dibattito e l’opinione pubblica. 

Nell’impresa della scienza, devono sempre essere i fatti e le prove, non le menti persuase, a sostenere le conclusioni.