Una grande massa in rapido movimento che colpisce la Terra sarebbe sicuramente in grado di provocare un evento di estinzione di massa. Tuttavia, una tale teoria richiederebbe una forte evidenza di impatti periodici, che la Terra non sembra avere. Credito d'immagine: Don Davis / NASA.

Le estinzioni di massa sono periodiche? E siamo dovuti per uno?

65 milioni di anni, un impatto ha spazzato via il 30% di tutta la vita sulla Terra. Un altro potrebbe essere imminente?

"Ciò che può essere affermato senza prove, può essere respinto senza prove." -Christopher Hitchens

65 milioni di anni fa, un asteroide massiccio, largo forse cinque o dieci chilometri, colpì la Terra a velocità superiori a 20.000 miglia all'ora. All'indomani di questa catastrofica collisione, i giganteschi colossi noti come i dinosauri, che avevano dominato la superficie terrestre per oltre 100 milioni di anni, furono sterminati. In effetti, circa il 30% di tutte le specie attualmente esistenti sulla Terra in quel momento furono spazzate via. Questa non era la prima volta che la Terra era stata colpita da un oggetto così catastrofico e, dato ciò che c'era là fuori, probabilmente non sarebbe stata l'ultima. Un'idea che è stata presa in considerazione da qualche tempo è che questi eventi sono in realtà periodici, causati dal movimento del Sole attraverso la galassia. In tal caso, dovremmo essere in grado di prevedere quando arriverà il prossimo e se stiamo vivendo in un momento di grave aumento del rischio.

Essere colpiti da un gigantesco pezzo di detriti spaziali in rapido movimento è sempre un pericolo, ma il pericolo era maggiore nei primi giorni del Sistema Solare. Credito di immagine: NASA / GSFC, VIAGGIO DI BENNU - Bombardamento pesante.

C'è sempre il pericolo di un'estinzione di massa, ma la chiave è quantificare accuratamente quel pericolo. Le minacce di estinzione nel nostro Sistema Solare - dal bombardamento cosmico - generalmente provengono da due fonti: la fascia di asteroidi tra Marte e Giove, e la cintura di Kuiper e la nuvola di Oort oltre l'orbita di Nettuno. Per la cintura di asteroidi, l'origine sospetta (ma non certa) del killer dei dinosauri, le nostre probabilità di essere colpiti da un oggetto di grandi dimensioni diminuiscono significativamente nel tempo. C'è una buona ragione per questo: la quantità di materiale tra Marte e Giove si esaurisce nel tempo, senza alcun meccanismo per riempirlo. Possiamo capirlo osservando alcune cose: i giovani sistemi solari, i primi modelli del nostro sistema solare e la maggior parte dei mondi senz'aria senza geologie particolarmente attive: la Luna, il mercurio e la maggior parte delle lune di Giove e Saturno.

Le viste ad altissima risoluzione dell'intera superficie lunare sono state prese di recente dall'Orbiter per la ricognizione lunare. La maria (le regioni più giovani e più scure) sono chiaramente meno craterizzate rispetto agli altopiani lunari. Immagine di credito: NASA / GSFC / Arizona State University (compilata da I. Antonenko).

La storia degli impatti nel nostro Sistema Solare è letteralmente scritta sui volti di mondi come la Luna. Dove si trovano gli altopiani lunari - i punti più chiari - possiamo vedere una lunga storia di forti crateri, che risale ai primi giorni del Sistema Solare: più di 4 miliardi di anni fa. Ci sono molti grandi crateri con crateri sempre più piccoli all'interno: prove che ci fu un livello incredibilmente alto di attività di impatto all'inizio. Tuttavia, se guardi le regioni oscure (la maria lunare), puoi vedere molti meno crateri all'interno. La datazione radiometrica mostra che la maggior parte di queste aree ha un'età compresa tra 3 e 3,5 miliardi di anni, e anche questo è abbastanza diverso da ridurre la quantità di crateri. Le regioni più giovani, che si trovano nell'Oceanus Procellarum (la più grande giumenta sulla luna), hanno solo 1,2 miliardi di anni e sono le meno craterizzate.

Il grande bacino mostrato qui, Oceanus Procellorum, è il più grande e anche uno dei più giovani di tutti i maria lunari, come dimostra il fatto che è uno dei meno crateri. Credito di immagine: veicolo spaziale NASA / JPL / Galileo.

Da questa evidenza, possiamo dedurre che la fascia di asteroidi sta diventando sempre più sparsa nel tempo, man mano che il tasso di craterizzazione diminuisce. La principale scuola di pensiero è che non l'abbiamo ancora raggiunta, ma ad un certo punto nei prossimi miliardi di anni, la Terra dovrebbe sperimentare il suo ultimo grande asteroide, e se c'è ancora vita sul mondo, l'ultima estinzione di massa evento derivante da tale catastrofe. La cintura di asteroidi rappresenta meno un pericolo, oggi come mai in passato.

Ma la nuvola di Oort e la cintura di Kuiper sono storie diverse.

La cintura di Kuiper è la posizione del maggior numero di oggetti noti nel Sistema Solare, ma la nuvola di Oort, più debole e più distante, non solo ne contiene molti di più, ma è più probabile che sia perturbata da una massa che passa come un'altra stella. Credito d'immagine: NASA e William Crochot.

Oltre Nettuno nel sistema solare esterno, esiste un enorme potenziale per una catastrofe. Centinaia di migliaia - se non milioni - di grandi blocchi di ghiaccio e roccia attendono in una tenue orbita attorno al nostro Sole, dove una massa di passaggio (come Nettuno, un altro oggetto Cintura di Kuiper / Oort, o una stella / pianeta che passa) ha il potenziale di interruzione gravitazionale. L'interruzione potrebbe avere un numero qualsiasi di esiti, ma uno di questi è quello di scagliarlo verso il Sistema Solare interno, dove potrebbe arrivare come una brillante cometa, ma dove potrebbe anche scontrarsi con il nostro mondo.

Ogni 31 milioni di anni circa, il Sole si muove attraverso il piano galattico, attraversando la regione di maggiore densità in termini di latitudine galattica. Credito d'immagine: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (dell'illustrazione della galassia principale), modificato dall'utente Cmglee di Wikimedia Commons.

Le interazioni con Nettuno o altri oggetti nella fascia di Kuiper / nuvola di Oort sono casuali e indipendenti da qualsiasi altra cosa accada nella nostra galassia, ma è possibile che passi attraverso una regione ricca di stelle - come il disco galattico o uno dei nostri bracci a spirale - potrebbe aumentare le probabilità di una tempesta di comete e la possibilità di un attacco di comete sulla Terra. Mentre il Sole si muove attraverso la Via Lattea, c'è un'interessante stranezza della sua orbita: circa una volta ogni 31 milioni di anni circa, passa attraverso il piano galattico. Questa è solo una meccanica orbitale, poiché il Sole e tutte le stelle seguono percorsi ellittici attorno al centro galattico. Ma alcune persone hanno affermato che ci sono prove di estinzioni periodiche su quella stessa scala temporale, il che potrebbe suggerire che queste estinzioni sono innescate da una tempesta di comete ogni 31 milioni di anni.

La percentuale di specie che si sono estinte durante una serie di intervalli di tempo. La più grande estinzione conosciuta è il confine Permiano-Triassico circa 250 milioni di anni fa, la cui causa è ancora sconosciuta. Credito d'immagine: l'utente Smith609 di Wikimedia Commons, con i dati di Raup & Smith (1982) e Rohde e Muller (2005).

È plausibile? La risposta può essere trovata nei dati. Possiamo guardare ai principali eventi di estinzione sulla Terra, come evidenziato dai reperti fossili. Il metodo che possiamo usare è contare il numero di generi (un passo più generico delle "specie" nel modo in cui classifichiamo gli esseri viventi; per gli esseri umani, l '"homo" nell'homo sapiens è il nostro genere) esistente in qualsiasi momento. Possiamo farlo risalendo a più di 500 milioni di anni nel tempo, grazie alle prove trovate nella roccia sedimentaria, permettendoci di vedere quale percentuale esisteva e moriva in ogni intervallo.

Possiamo quindi cercare modelli in questi eventi di estinzione. Il modo più semplice per farlo, quantitativamente, è quello di prendere la trasformata di Fourier di questi cicli e vedere dove emergono (se ovunque) schemi. Se vedessimo eventi di estinzione di massa ogni 100 milioni di anni, ad esempio, dove ogni volta si verificava un forte calo del numero di generi con quel periodo esatto, la trasformata di Fourier avrebbe mostrato un picco enorme con una frequenza di 1 / (100 milioni anni). Andiamo subito a questo: cosa mostrano i dati di estinzione?

Una misura della biodiversità e dei cambiamenti nel numero di generi esistenti in un dato momento, per identificare i principali eventi di estinzione negli ultimi 500 milioni di anni. Credito di immagine: l'utente Albert Mestre di Wikimedia Commons, con i dati di Rohde, RA e Muller, RA

Vi sono prove relativamente deboli di un picco con una frequenza di 140 milioni di anni e un altro picco leggermente più forte di 62 milioni di anni. Dove si trova la freccia arancione, puoi vedere dove si verificherebbe una periodicità di 31 milioni di anni. Questi due picchi sembrano enormi, ma questo è solo relativo agli altri picchi, che sono totalmente insignificanti. Quanto sono forti, oggettivamente, questi due picchi, che sono la nostra prova della periodicità?

Questa cifra mostra la trasformazione di Fourier degli eventi di estinzione negli ultimi 500 milioni di anni. La freccia arancione, inserita da E. Siegel, mostra dove si inserisce una periodicità di 31 milioni di anni. Immagine di credito: Rohde, RA & Muller, RA (2005). Cicli nella diversità fossile. Natura 434: 209–210.

In un lasso di tempo di soli ~ 500 milioni di anni, puoi inserire solo tre possibili estinzioni di massa da 140 milioni di anni e solo circa 8 possibili eventi da 62 milioni di anni. Quello che vediamo non si adatta a un evento che si verifica ogni 140 milioni o ogni 62 milioni di anni, ma piuttosto se vediamo un evento in passato, c'è una maggiore possibilità di avere un altro evento 62 o 140 milioni di anni nel passato o nel futuro . Ma, come puoi vedere chiaramente, non ci sono prove per una periodicità di 26-30 milioni di anni in queste estinzioni.

Se iniziamo a guardare i crateri che troviamo sulla Terra e la composizione geologica della roccia sedimentaria, tuttavia, l'idea cade completamente. Di tutti gli impatti che si verificano sulla Terra, meno di un quarto di essi proviene da oggetti provenienti dalla nuvola di Oort. Ancora peggio, dei confini tra i tempi geologici (Triassico / Giurassico, Giurassico / Cretaceo o il confine Cretaceo / Paleogene) e i record geologici che corrispondono agli eventi di estinzione, solo l'evento di 65 milioni di anni fa mostra le caratteristiche ceneri e strato di polvere che associamo ad un impatto maggiore.

Lo strato limite cretaceo-paleogene è molto distinto nella roccia sedimentaria, ma è il sottile strato di cenere e la sua composizione elementare che ci insegna l'origine extraterrestre del dispositivo di simulazione che ha causato l'evento di estinzione di massa. Credito d'immagine: James Van Gundy.

L'idea che le estinzioni di massa siano periodiche è interessante e avvincente, ma le prove semplicemente non sono lì per questo. L'idea che il passaggio del Sole attraverso il piano galattico causi impatti periodici racconta anche una grande storia, ma ancora una volta non ci sono prove. In effetti, sappiamo che le stelle arrivano alla portata della nuvola di Oort ogni mezzo milione di anni circa, ma al momento siamo sicuramente ben distanziati tra quegli eventi. Per il prossimo futuro, la Terra non ha un rischio maggiore di un disastro naturale proveniente dall'Universo. Invece, sembra che il nostro più grande pericolo sia rappresentato dall'unico posto che tutti temiamo di guardare: noi stessi.

Starts With A Bang è ora su Forbes e ripubblicato su Medium grazie ai nostri sostenitori di Patreon. Ethan ha scritto due libri, Beyond The Galaxy e Treknology: The Science of Star Trek da Tricorders a Warp Drive.