L’analisi degli isotopi del nichel conservati nelle rocce risalenti a 66 milioni di anni fa restringe l’identikit dell’oggetto che produsse il cratere di Chicxulub: probabilmente era un asteroide simile alle condriti carbonacee CO, una rara classe di meteoriti povera di acqua e sostanze volatili.
Sessantasei milioni di anni fa, un asteroide di circa 10-15 chilometri di diametro colpì la penisola dello Yucatán, nell’attuale Messico. La collisione scavò il cratere di Chicxulub , una struttura da impatto oggi in gran parte sepolta e parzialmente sommersa, larga circa 180 chilometri. L’evento innescò una catena di sconvolgimenti ambientali associata all’estinzione di circa tre quarti delle specie allora presenti sulla Terra, compresi tutti i dinosauri non aviani.
Da tempo le analisi geochimiche indicavano che l’oggetto apparteneva alla popolazione degli asteroidi carbonacei, corpi primitivi ricchi di carbonio e generalmente da superficie molto scura. Molti asteroidi di questo tipo orbitano oggi nella Fascia principale tra Marte e Giove, soprattutto nelle sue regioni più esterne. La loro composizione conserva però le caratteristiche di materiali formatisi nelle zone più lontane e fredde del Sistema solare primordiale.
La natura precisa dell’impattore di Chicxulub rimaneva tuttavia incerta.
Un nuovo studio guidato dall’Institut de Physique du Globe de Paris (Université Paris Cité/CNRS) e pubblicato sulla rivista Science Advances prova ora a tracciarne un identikit più dettagliato. Esaminando gli isotopi del nichel contenuti nelle argille depositate al confine tra Cretaceo e Paleogene, il gruppo di ricerca ha concluso che l’impattore somigliava probabilmente a una condrite carbonacea di tipo CO, o forse a una rarissima condrite del gruppo CT.
Asteroidi, meteoriti e condriti
Un asteroide è un corpo naturale che orbita attorno al Sole. Quando un suo frammento, detto meteoroide, attraversa l’atmosfera e raggiunge il suolo senza disintegrarsi completamente, ciò che viene recuperato a terra si chiama meteorite.
Le condriti sono meteoriti primitive che non hanno subito una completa fusione e differenziazione interna. Conservano quindi materiali risalenti alle prime fasi della formazione del Sistema solare. Molte contengono piccoli granuli sferici, chiamati condrule, formatisi circa 4,6 miliardi di anni fa.
Le condriti carbonacee sono una grande famiglia di condriti ricche di carbonio e di altri materiali primitivi. Vengono suddivise in diversi gruppi in base alla composizione mineralogica, chimica e isotopica. Le sigle derivano generalmente dal nome di una meteorite rappresentativa: le condriti CI, dal nome della meteorite di Ivuna, sono molto ricche di acqua e materiali volatili e non presentano condrule riconoscibili; le CM, associate alla meteorite di Mighei, sono ricche di minerali alterati dall’acqua e sono state a lungo considerate tra le candidate più probabili per descrivere l’impattore di Chicxulub; le CO, dalla meteorite di Ornans, contengono piccole condrule e sono relativamente povere di acqua e sostanze volatili; le CY costituiscono un gruppo proposto, non ancora formalmente riconosciuto, con caratteristiche in parte simili alle condriti CI e CM e tracce di riscaldamento avvenuto dopo l’alterazione prodotta dall’acqua; anche le CT sono un gruppo proposto e ancora poco conosciuto, rappresentato da pochissimi campioni.
Il nuovo studio indica come soluzione più probabile una composizione simile a quella delle condriti CO. I dati disponibili non consentono però di escludere completamente una composizione CT.
Le impronte dell’asteroide nelle rocce
Dopo l’impatto, polveri, frammenti delle rocce terrestri colpite e materiale proveniente dall’asteroide furono proiettati nell’atmosfera e distribuiti su gran parte del Pianeta. Una parte di quei detriti è ancora oggi conservata in un sottile strato geologico che segna il passaggio tra il Cretaceo e il Paleogene, noto come limite K-Pg, chiamato anche limite K-T, datato quindi a circa 66 milioni di anni fa.
I ricercatori hanno analizzato campioni provenienti da cinque località: Stevns Klint, in Danimarca; Caravaca, in Spagna; e tre celebri sezioni geologiche dell’Appennino umbro-marchigiano: Furlo (Marche, provincia di Pesaro e Urbino), Frontale (Marche, provincia di Macerata) e Fornaci, nei pressi di Gubbio (Umbria).
Per risalire alla natura dell’impattore, il gruppo ha utilizzato gli isotopi del nichel. Gli isotopi sono forme dello stesso elemento chimico che possiedono un diverso numero di neutroni nel nucleo. Le differenti proporzioni tra gli isotopi possono funzionare come una sorta di firma, permettendo di distinguere il materiale terrestre da quello spaziale proveniente da differenti famiglie di meteoriti.
Il nichel è particolarmente adatto a questo tipo di indagine perché è molto più abbondante nei materiali meteorici primitivi che nella crosta terrestre. Anche quando la quantità di detriti extraterrestri contenuta in un campione è molto piccola, la loro impronta isotopica può quindi rimanere riconoscibile.
Le composizioni misurate nelle argille del limite K-Pg risultano intermedie tra quelle delle rocce terrestri e quelle delle condriti carbonacee. Le differenze osservate tra le cinque località dipendono anche dalla diversa quantità di materiale espulso dall’impatto conservata nei sedimenti.
I campioni di Stevns Klint e Caravaca, più ricchi di materiale extraterrestre, mostrano una firma particolarmente vicina a quella delle condriti CO.
Escluse alcune delle ipotesi precedenti
I risultati permettono di escludere una composizione simile a quella delle condriti CI e del sottogruppo CY analizzato. Anche le condriti CM, finora considerate tra le candidate principali, non si accordano bene con la relazione osservata tra la composizione isotopica del nichel e la sua concentrazione nei campioni.
L’identikit più convincente è invece quello di un asteroide simile alle condriti CO o, in alternativa, alle rare condriti CT. Poiché i meteoriti CT conosciuti sono pochissimi e il gruppo non è ancora formalmente riconosciuto, gli autori considerano più probabile l’ipotesi CO.
Questa conclusione è compatibile anche con precedenti analisi basate sugli isotopi del cromo e del rutenio e sulle concentrazioni degli elementi del gruppo del platino.
Secondo gli autori, l’impattore era inoltre quasi certamente un corpo primitivo e non il frammento del nucleo o del mantello di un asteroide differenziato. Le sue dimensioni, stimate tra 10 e 15 chilometri, sarebbero state troppo piccole perché un corpo originario di quella grandezza potesse trattenere abbastanza calore da separarsi in nucleo, mantello e crosta. È comunque possibile che l’oggetto fosse il frammento di un corpo progenitore più grande distrutto da una collisione.
Un asteroide più povero di sostanze volatili
L’identificazione ha conseguenze anche per la ricostruzione degli eventi successivi all’impatto. Le condriti CO sono infatti relativamente “secche”: contengono meno acqua, carbonio, azoto, zolfo e altri elementi volatili rispetto a molte altre condriti carbonacee.
Alcuni modelli dell’estinzione attribuiscono una parte importante del raffreddamento globale allo zolfo liberato dall’asteroide e dalle rocce terrestri colpite. Un impattore simile a una condrite CO avrebbe però trasportato una quantità di zolfo pari a circa la metà di quella prevista ipotizzando una composizione di tipo CM.
Questo non ridimensiona gli effetti catastrofici della collisione, ma invita a rivedere il contributo delle diverse sostanze coinvolte. Lo zolfo contenuto nell’asteroide potrebbe avere avuto un ruolo meno importante di quanto stimato in precedenza, mentre gran parte dei gas e delle particelle immessi nell’atmosfera sarebbe derivata dalle rocce presenti nel luogo dell’impatto.
L’enorme quantità di polvere, fuliggine e aerosol sollevata dalla collisione avrebbe ridotto la luce solare capace di raggiungere la superficie, provocando un “inverno da impatto”, un brusco raffreddamento globale e una grave crisi della fotosintesi e delle catene alimentari.
Conoscere la composizione per valutare gli effetti di un impatto
Lo studio mostra come sia possibile ricostruire la natura di un asteroide anche milioni di anni dopo la sua distruzione, cercandone le tracce isotopiche all’interno delle rocce terrestri.
Conoscere la composizione di un oggetto potenzialmente pericoloso non è importante soltanto per comprendere il passato della Terra. Asteroidi delle stesse dimensioni, ma composti da materiali differenti, possono produrre conseguenze ambientali diverse, perché differente può essere la quantità di polveri, gas e sostanze volatili liberate durante l’impatto.
La valutazione delle possibili conseguenze non dipende quindi solo dalle dimensioni, dalla velocità e dalla traiettoria dell’asteroide, ma anche dalle sue caratteristiche fisiche e chimiche.
L’identikit dell’impattore di Chicxulub offre così nuovi elementi per comprendere una delle più grandi estinzioni di massa della storia della Terra e mostra come lo studio dei materiali meteorici possa contribuire anche alla valutazione degli effetti dei possibili impatti futuri.
[A cura di Daria Guidetti]
Fonte: The origin of Cretaceous-Palaeogene impactor revealed by nickel isotopes
