I reperti fossili ci dicono che i primi animali macroscopici sono comparsi sulla Terra circa 575 milioni di anni fa. Ventiquattro milioni di anni dopo, la diversità degli animali cominciò misteriosamente a declinare, portando alla prima estinzione di massa conosciuta della Terra.

Gli scienziati hanno discusso per decenni su cosa potrebbe aver causato questa estinzione di massa, durante quella che viene chiamata la "transizione ediacarano-cambriana". Alcuni pensano che la causa sia stata un forte calo dell'ossigeno disciolto nell'oceano. Altri ipotizzano che questi primi animali siano stati progressivamente sostituiti da animali di nuova evoluzione.

La causa precisa è rimasta sfuggente, in parte perché si sa così poco della chimica degli oceani della Terra tanto tempo fa.

Un gruppo di ricerca, guidato da scienziati dell'Arizona State University e finanziato dalla NASA e dalla National Science Foundation, sta aiutando a svelare questo mistero e capire perché questo evento di estinzione è accaduto, cosa può dirci delle nostre origini, e come è nato il mondo come lo conosciamo.

Lo studio, pubblicato in Progressi scientifici , è stato guidato dallo studente laureato della ASU School of Earth and Space Exploration Feifei Zhang, sotto la direzione del membro di facoltà Ariel Anbar e dello scienziato dello staff Stephen Romaniello.

L'importanza dell'ossigeno

Oggi c'è abbondanza di ossigeno, una componente vitale della vita, nella maggior parte degli oceani della Terra. Ma ci sono prove che suggeriscono che durante l'evento di estinzione di massa, c'è stata una perdita di ossigeno disciolto negli oceani della Terra, un effetto chiamato "anossia marina".

Per comprendere meglio l'evento di estinzione di massa, il team di ricerca si è concentrato sullo studio di questo effetto. Volevano determinare non solo quanto dell'oceano fosse anossico quando gli animali iniziarono a declinare, ma anche se l'anossia marina abbia contribuito al declino e all'eventuale estinzione dei primi animali.

Integrazione di dati geochimici e reperti fossili della Terra

Per determinare i livelli di anossia marina e i suoi effetti, il team di ricerca ha utilizzato un nuovo approccio per combinare dati geochimici e reperti fossili della Terra per abbinare con precisione gli eventi evolutivi e ambientali.

Tipicamente, gli scienziati determinano i livelli di anossia oceanica osservando l'abbondanza di pirite, comunemente noto come "oro degli sciocchi, " e altri elementi e minerali nelle antiche rocce fangose. Ma le rocce fangose ​​forniscono solo indizi su ciò che potrebbe essere accaduto in un singolo luogo. Gli scienziati devono campionare dozzine di siti in tutto il mondo per dedurre il quadro generale dalle rocce fangose.

Per superare questo, il team ha aperto la strada a un approccio nuovo e più efficiente. Campioni di roccia calcarea marina sono stati raccolti nell'area delle Tre Gole (provincia di Hubei) della Repubblica popolare cinese. Questa zona è nota per avere alcuni dei migliori esempi al mondo del periodo Ediacarano. I campioni di roccia per questo studio sono stati depositati in un ambiente marino poco profondo tra 551 e 541 milioni di anni fa, e tenere un registro dei cambiamenti ambientali marini che si sono verificati quando sono stati depositati.

Tornato al laboratorio, il team ha misurato le variazioni degli isotopi di uranio nel calcare marino e poi ha integrato i dati sugli isotopi di uranio ei dati paleontologici della stessa serie di rocce. Una volta integrati i dati, il team ha potuto vedere chiaramente che l'episodio di anossia marina estesa ha coinciso con il declino e la successiva scomparsa dei primi animali.

"Questo potrebbe essere stato l'evento anossico marino più grave degli ultimi 550 milioni di anni, " dice Zhang. "La modellazione matematica dei nostri dati suggerisce che quasi l'intero fondale marino era ricoperto da acque anossiche durante la fine del periodo Ediacarano".

C'è un'estinzione di massa nel nostro futuro?

Mentre i nostri oceani hanno attualmente un'abbondanza di ossigeno, c'è stato un recente aumento misurabile dell'anossia oceanica, attribuito dagli scienziati al cambiamento climatico. Progressi nello studio dell'antica anossia marina, come questo, allora può aiutarci a capire e prevedere cosa ci aspetta.

"Il passato è il nostro miglior laboratorio per capire il futuro" afferma il coautore Anbar "Fa riflettere vedere quanto spesso le estinzioni di massa del passato siano state precedute da aumenti dell'anossia oceanica. Ci sono molte cose che non capiamo sui cambiamenti climatici , ma le cose che sappiamo sono motivo di grande preoccupazione".