La più grave estinzione di massa nella storia della Terra si è verificata quasi senza segni premonitori, secondo un nuovo studio degli scienziati del MIT, Cina, e altrove.

L'estinzione di massa di fine Permiano, avvenuta 251,9 milioni di anni fa, ha ucciso oltre il 96 percento delle specie marine del pianeta e il 70 percento della sua vita terrestre, un annientamento globale che ha segnato la fine del periodo Permiano.

Il nuovo studio, pubblicato oggi su Bollettino GSA , riferisce che nei circa 30, 000 anni prima dell'estinzione di fine Permiano, non ci sono prove geologiche di specie che iniziano a estinguersi. I ricercatori inoltre non hanno trovato segni di grandi oscillazioni della temperatura dell'oceano o di flussi drammatici di anidride carbonica nell'atmosfera. Quando le specie oceaniche e terrestri si estinsero, lo hanno fatto in massa, in un periodo geologicamente istantaneo.

"Possiamo dire con certezza che non ci sono stati impulsi iniziali di estinzione in arrivo, ", afferma il coautore dello studio Jahandar Ramezani, uno scienziato ricercatore nel Dipartimento della Terra del MIT, Atmosferico, e Scienze Planetarie. "Un vibrante ecosistema marino continuò fino alla fine del Permiano, e poi bang:la vita scompare. E il grande risultato di questo articolo è che non vediamo i primi segnali di allarme dell'estinzione. Tutto è successo geologicamente molto velocemente".

I coautori di Ramezani includono Samuel Bowring, professore di geologia al MIT, insieme a scienziati dell'Accademia cinese delle scienze, il Museo Nazionale di Storia Naturale, e l'Università di Calgary.

Trovare i pezzi mancanti

Da oltre due decenni, gli scienziati hanno cercato di definire i tempi e la durata dell'estinzione di massa di fine Permiano per ottenere informazioni sulle sue possibili cause. La maggior parte dell'attenzione è stata dedicata agli strati ben conservati di rocce ricche di fossili nella Cina orientale, in un luogo noto ai geologi come la sezione Meishan. Gli scienziati hanno determinato che questa sezione di rocce sedimentarie è stata depositata in un antico bacino oceanico, poco prima e poco dopo l'estinzione di fine Permiano. Come tale, si pensa che la sezione di Meishan conservi i segni di come la vita e il clima della Terra siano andati avanti fino all'evento calamitoso.

"Però, la sezione Meishan è stata depositata in un ambiente di acque profonde ed è altamente condensata, " dice Shuzhong Shen dell'Istituto di Geologia e Paleontologia di Nanchino in Cina, che ha condotto lo studio. "Il record rock potrebbe essere incompleto." L'intero intervallo di estinzione a Meishan comprende appena 30 centimetri di antichi strati sedimentari, e dice che è probabile che ci siano stati periodi in questo particolare ambiente oceanico in cui i sedimenti non si sono depositati, creando "lacune deposizionali" durante le quali non sono state registrate evidenze di condizioni di vita o ambientali.

Nel 1994, Shen prese Bowring, insieme al paleobiologo Doug Erwin, ora curatore di invertebrati paleozoici presso il Museo Nazionale di Storia Naturale e coautore del documento, alla ricerca di un record di estinzione più completo a Penglaitan, una sezione di roccia molto meno studiata nella provincia del Guangxi, nel sud della Cina. La sezione di Penglaitan è ciò che i geologi considerano "altamente espansa". Rispetto ai 30 centimetri di sedimenti di Meishan, Gli strati sedimentari di Penglaitan costituiscono 27 metri molto più espansi che sono stati depositati nello stesso periodo di tempo, poco prima che si verificasse il principale evento di estinzione.

"Proviene da una parte diversa dell'antico bacino oceanico, che era più vicino al continente, dove potresti trovare barriere coralline e molta più sedimentazione e attività biologica, " dice Ramezani. "Così possiamo vedere molto di più, come in ciò che accade nell'ambiente e con la vita, in questo stesso lasso di tempo».

I ricercatori hanno accuratamente raccolto e analizzato campioni da più strati della sezione di Penglaitan, compresi campioni di letti di cenere che sono stati depositati dall'attività vulcanica che si è verificata quando il vicino fondale marino è stato schiacciato lentamente sotto la crosta continentale. Questi letti di cenere contengono zirconi, minuscoli granelli minerali che contengono uranio e piombo, i rapporti di cui i ricercatori possono misurare per determinare l'età dello zircone, e il letto di cenere da cui proveniva.

Ramezani e i suoi colleghi hanno utilizzato questa tecnica geocronologica, sviluppato in larga misura da Bowring, per determinare con elevata precisione l'età di più strati di letto di cenere in tutta la sezione Penglaitan. Dalla loro analisi, sono stati in grado di determinare che l'estinzione di fine Permiano è avvenuta improvvisamente, circa 252 milioni di anni fa, dare o prendere 31, 000 anni.

"Un pugno improvviso"

Il team ha anche analizzato gli strati sedimentari alla ricerca di fossili, così come ossigeno e isotopi di carbonio, che può dire qualcosa sulla temperatura dell'oceano e sullo stato del suo ciclo del carbonio al momento del deposito dei sedimenti. Dai reperti fossili, si aspettavano di vedere ondate di specie estinguersi in vista dell'orizzonte di estinzione finale. Allo stesso modo, hanno anticipato grandi cambiamenti nella temperatura e nella chimica dell'oceano, che segnalerebbe il disastro imminente.

"Pensavamo di vedere un graduale declino nella diversità delle forme di vita o, Per esempio, alcune specie note per essere meno resistenti di altre, ci aspetteremmo che si estinguano presto, ma non lo vediamo, Dice Ramezani. “Le sparizioni sono molto casuali e non si conformano a nessun tipo di processo fisiologico o effetto ambientale. Questo ci fa credere che i cambiamenti che stiamo vedendo prima dell'orizzonte degli eventi non stiano realmente riflettendo l'estinzione".

Per esempio, i ricercatori hanno trovato segni che la temperatura dell'oceano è aumentata da 30 a 35 gradi Celsius dalla base alla parte superiore dell'intervallo di 27 metri, un periodo che comprende circa 30, 000 anni prima del principale evento di estinzione. Questo sbalzo di temperatura, però, non è molto significativo rispetto a un riscaldamento molto più grande che ha avuto luogo dopo che la maggior parte delle specie si era già estinta.

"Grandi cambiamenti di temperatura arrivano subito dopo l'estinzione, quando l'oceano diventa davvero caldo e scomodo, "Dice Ramezani. "Quindi possiamo escludere che la temperatura dell'oceano sia stata un fattore di estinzione".

Quindi cosa potrebbe aver causato l'improvviso, cancellazione globale? L'ipotesi principale è che l'estinzione di fine Permiano sia stata causata da massicce eruzioni vulcaniche che hanno vomitato oltre 4 milioni di chilometri cubi di lava su quelle che oggi sono conosciute come le trappole siberiane, in Siberia, Russia. Eruzioni così immense e prolungate probabilmente hanno rilasciato enormi quantità di anidride solforosa e anidride carbonica nell'aria, riscaldando l'atmosfera e acidificando gli oceani.

Il lavoro precedente di Bowring e del suo ex studente laureato Seth Burgess ha determinato che i tempi delle eruzioni delle trappole siberiane corrispondono ai tempi dell'estinzione di fine Permiano. Ma secondo i nuovi dati del team dalla sezione Penglaitan, anche se l'aumento dell'attività vulcanica globale ha dominato gli ultimi 400, 000 anni del Permiano, non sembra che negli anni '30 ci siano stati estinti drammatici di specie marine o cambiamenti significativi nella temperatura dell'oceano e nel carbonio atmosferico. 000 anni prima dell'estinzione principale.

"Possiamo dire che c'è stata una vasta attività vulcanica prima e dopo l'estinzione, che potrebbe aver causato stress ambientale e instabilità ecologica. Ma il collasso ecologico globale è arrivato con un colpo improvviso, e non possiamo vedere la sua pistola fumante nei sedimenti che registrano l'estinzione, " Ramezani dice. "La chiave in questo documento è la repentinità dell'estinzione. Qualsiasi ipotesi che dica che l'estinzione sia stata causata da un graduale cambiamento ambientale durante il tardo Permiano, tutti quei processi lenti, possiamo escludere. Sembra che arrivi un pugno improvviso, e stiamo ancora cercando di capire cosa significasse e cosa lo abbia causato esattamente".

"Questo studio aggiunge molto alla crescente evidenza che i principali eventi di estinzione della Terra si verificano su scale temporali molto brevi, geologicamente parlando, "dice Jonathan Payne, professore di scienze geologiche e biologia alla Stanford University, che non è stato coinvolto nella ricerca. "È persino possibile che l'impulso principale dell'estinzione del Permiano si sia verificato in pochi secoli. Se si scopre che riflette un punto di svolta ambientale all'interno di un intervallo più lungo di cambiamento ambientale in corso, questo dovrebbe renderci particolarmente preoccupati per i potenziali paralleli con il cambiamento globale che sta avvenendo nel mondo che ci circonda in questo momento".

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.