Il catastrofico meteorite che ha estinto i dinosauri non ha portato con sé soltanto morte e distruzione globale in superficie, ma ha anche gettato le basi per la nascita di un ambiente sotterraneo protetto e perfetto per accogliere e nutrire nuove forme biologiche. Una nuova e straordinaria ricerca internazionale dimostra infatti che questo sistema idrotermale sotterraneo è rimasto attivo per milioni di anni in più rispetto a quanto precedentemente ipotizzato dalla comunità scientifica. I risultati hanno sorpreso lo stesso team internazionale di scienziati che ha guidato l’indagine. Gli esperti sono giunti a queste rivoluzionarie conclusioni incrociando una sofisticata e inedita analisi dei campioni di roccia estratti direttamente dal cratere di Chicxulub, situato in Messico, con avanzate simulazioni al computer capaci di riprodurre fedelmente gli effetti geologici generati dal violento impatto meteoritico avvenuto 66 milioni di anni fa.
Lo studio, pubblicato ufficialmente sulla prestigiosa rivista scientifica Communications Earth & Environment con il titolo ‘A long-lived impact-generated hydrothermal system at the Chicxulub impact structure‘, getta una luce completamente nuova sui meccanismi attraverso i quali l’origine della vita potrebbe essere stata inizialmente incubata proprio all’interno dei sistemi idrotermali durante i capitoli più remoti e primordiali della storia geologica terrestre. Al tempo stesso, i dati emersi si rivelano preziosi per indirizzare in modo mirato la futura caccia alla vita extraterrestre su altri corpi celesti del nostro sistema solare.
Un’oasi per microorganismi nata dall’apocalisse planetaria
Nonostante l’immane devastazione che l’impatto del meteorite ha provocato sulla superficie terrestre, l’immenso calore sprigionato dalla collisione ha fuso e unito le rocce fratturate profondamente e l’acqua bollente nel sottosuolo, dando forma a un colossale sistema idrotermale sotterraneo al di sotto dell’intera area del cratere. I ricercatori sono riusciti a fornire le prove tangibili del fatto che questo ecosistema sotterraneo sia persistito per almeno otto milioni di anni. Si tratta di una durata di circa quattro volte superiore rispetto a tutte le stime formulate in passato, un primato assoluto che lo qualifica come il sistema idrotermale generato da un impatto astronomico più longevo mai documentato finora sul pianeta.
La genesi del cratere di Chicxulub risale al momento in cui un enorme asteroide, dal diametro stimato in circa dieci chilometri, si è abbattuto con violenza inaudita sulla penisola dello Yucatán, nel territorio corrispondente all’attuale Messico. L’impatto di questo corpo celeste è stato catastrofico, innescando un evento di estinzione di massa che ha cancellato circa i tre quarti delle specie animali e vegetali della Terra, compresi tutti i dinosauri non aviani.
L’evento ha lasciato dietro di sé una gigantesca depressione dal diametro di quasi duecento chilometri, spingendo gli effetti devastanti della compressione e della frantumazione fin nelle profondità più remote della crosta terrestre. In quell’ambiente sotterraneo sconvolto e violento, le rocce fuse dall’energia termica dell’impatto sono entrate in contatto con l’acqua marina proveniente dal Messico. Questo fenomeno ha originato un materiale roccioso estremamente poroso, caratterizzato da innumerevoli e minuscole tasche riempite di acqua riscaldata dall’alto potenziale termico residuo. Si sono create in questo modo delle condizioni ambientali straordinariamente adatte a ospitare e a sostenere la proliferazione e la sopravvivenza a lungo termine di popolazioni di microorganismi.
I segreti geologici estratti dal cuore dell’anello d’impatto
Nel corso del 2016, un team multidisciplinare di scienziati ha organizzato una spedizione sul sito del cratere per effettuare una serie di perforazioni profonde focalizzate sul cosiddetto “peak ring”, l’anello di picco centrale della struttura d’impatto. L’operazione è stata condotta nel contesto della Messico, coordinata congiuntamente dall’International Ocean Discovery Programme e dall’International Continental Scientific Drilling Programme. Tra i diversi materiali e campioni geologici recuperati nel sottosuolo, spiccava una specifica tipologia di feldspato particolarmente ricca di potassio, la cui formazione era avvenuta proprio come conseguenza diretta della prolungata circolazione di fluidi caldi successiva alla collisione dell’asteroide.
La dottoressa Annemarie Pickersgill, ricercatrice presso il SUERC – Centre for the Isotope Sciences, ha preso parte attiva alla Expedition 364. Nei laboratori del centro di ricerca a East Kilbride, in Scozia, la scienziata ha impiegato una tecnica avanzata nota come datazione argon-argon al fine di stabilire con assoluta accuratezza l’età cronologica dei campioni di feldspato prelevati. Gli esiti della complessa analisi di laboratorio hanno evidenziato uno spettro di età per i feldspati che spazia dal momento esatto dell’impatto, avvenuto 66 milioni di anni fa, fino a circa 58 milioni di anni fa, delineando in modo netto una finestra temporale di attività idrotermale continuativa lunga ben otto milioni di anni.
La dottoressa Annemarie Pickersgill ha commentato la scoperta spiegando: “Ovunque sulla Terra si trovi acqua calda che scorre, si trova la vita, e sappiamo da tempo che gli impatti di asteroidi creano sistemi idrotermali. Ricerche precedenti condotte nei primi anni 2000 suggerivano che il sistema creato dall’impatto di Chicxulub fosse durato circa due milioni di anni. Quei risultati si basavano su modelli informatici che erano, anche all’epoca, considerati stime prudenti, ma siamo rimasti comunque sorpresi dai risultati della nostra ricerca”.
La modellazione fluidodinamica e le cause della longevità termica
Facendo leva su simulazioni al computer di ultima generazione, aggiornate grazie ai dati empirici raccolti di recente, il team si è focalizzato sull’identificazione delle precise condizioni geologiche che hanno reso possibile la persistenza plurimilionaria di un simile sistema termico sotterraneo. I modelli digitali hanno riprodotto un ampio ventaglio di scenari fisici basati sui dati concreti estratti durante il progetto di perforazione della crosta terrestre, integrandoli con i dati geologici notevolmente più complessi che la comunità scientifica ha sviluppato e perfezionato nei vent’anni successivi alle prime storiche modellazioni dei primi anni Duemila.
Le risultanze dei modelli matematici indicano che il fattore chiave del successo del sistema risiede in una perfetta combinazione simultanea di tre elementi geologici: l’elevata permeabilità delle rocce fratturate, il calore prolungato e costante immagazzinato a causa dell’impatto dell’asteroide e le naturali condizioni geotermiche dell’area. Questa sinergia ha permesso al flusso idrotermale di resistere e rimanere attivo per milioni di anni, combaciando in modo perfetto con la linea temporale degli otto milioni di anni emersa dall’analisi chimico-fisica sui campioni di feldspato.
Il dottor Evangelos Christou, ex dottorando presso il College of Science & Engineering dell’Università di Glasgow e co-autore dello studio, ha concentrato la propria attività di ricerca sullo sviluppo delle simulazioni idrodinamiche avanzate sfruttate dal gruppo di scienziati. Il ricercatore ha dichiarato: “I progressi nei metodi computazionali consentono ai ricercatori di simulare sistemi naturali complessi con un realismo senza precedenti, avvicinandoci ancora di più a svelare i misteri dei processi fisici caotici che modellano la Terra e altri corpi planetari attraverso le ere geologiche. Abbiamo utilizzato questi progressi per esplorare con un livello di dettaglio senza precedenti le complesse interazioni tra calore, composizione delle rocce e flusso d’acqua indotti dall’impatto di Chicxulub, permettendoci di esplorare i modi in cui i sistemi idrotermali sono cambiati nel tempo e determinare per quanto tempo sono rimasti attivi sotto il cratere”.
Nuovi scenari per la ricerca di vita extraterrestre su Marte
Le conclusioni a cui è giunto il gruppo di ricerca internazionale aprono scenari inediti e rivoluzionari non solo per comprendere come si sia originata ed evoluta la biosfera sulla Terra primordiale, ma anche per pianificare le future strategie di esplorazione astrobiologica sui corpi planetari di tipo terrestre, dove le collisioni con gli asteroidi sono state storicamente assai più frequenti e intense rispetto al nostro pianeta.
La dottoressa Annemarie Pickersgill ha aggiunto un’importante riflessione estendendo il discorso all’orizzonte spaziale: “Sappiamo che pianeti come Marte, che non hanno la protezione di una densa atmosfera come la Terra, hanno subito moltissimi impatti durante la loro storia. Ciò include periodi in cui l’acqua potrebbe essere stata molto più abbondante, e impatti abbastanza grandi potrebbero aver stimolato la formazione di sistemi idrotermali di lunga durata che avrebbero potuto sostenere la vita. Le rocce porose e fratturate create dagli impatti creano microambienti in cui i microrganismi possono essere protetti dalle radiazioni e dalle temperature estreme. Quelle condizioni danno alla vita la possibilità di attecchire e prosperare, ed è probabilmente quello che è successo qui sulla Terra miliardi di anni fa. Mentre guardiamo al futuro dell’esplorazione spaziale, questi risultati potrebbero aiutare le future missioni su altri pianeti a determinare quali crateri d’impatto avrebbero potuto avere maggiori probabilità di sostenere la vita”.
Una collaborazione scientifica internazionale per un progetto globale
Lo studio collettivo ha visto la partecipazione attiva e la firma di scienziati e accademici appartenenti a un folto gruppo di università e centri di ricerca di rilievo mondiale. Hanno infatti collaborato alla stesura dell’articolo scienziati legati all’Università di Glasgow, alla Purdue University, all’Università del Texas a Austin, alla Universities Space Research Association, alla HNU Neu-Ulm University of Applied Sciences, all’Imperial College London, all’University of Western Ontario, dell’Università dell’Arizona, alla Stanford University, alla Arizona State University e all’Università di St Andrews.
La ricerca scientifica è stata interamente supportata e resa possibile dal punto di vista finanziario grazie ai fondi stanziati dallo European Consortium for Ocean Research Drilling (ECORD), dall’International Continental Scientific Drilling Program, dal Governo dello Stato dello Yucatán, dall’Universidad Nacional Autónoma de México, dal Natural Science & Engineering Research Council of Canada, dall’Università di Glasgow, dal Leverhulme Trust e dal Natural Environment Research Council (NERC) facente capo all’ente britannico UKRI.