¿Qué mató a los dinosaurios y otras formas de vida en la Tierra?

La historia biológica de la Tierra ha estado marcada por extinciones masivas que acabaron con la gran mayoría de las especies vivas en un instante geológico.

Con base en la evidencia del registro fósil, los científicos han identificado cinco eventos de este tipo que reformaron la vida en la Tierra, el más familiar de los cuales provocó la desaparición de los poderosos dinosaurios al final del Período Cretácico hace 66 millones de años.

La causa de estas catástrofes sigue siendo un tema de intenso debate científico. Algunos científicos argumentan que los cometas o asteroides que se estrellaron contra la Tierra fueron los agentes más probables de destrucción masiva, mientras que otros señalan con el dedo las grandes erupciones volcánicas.

Profesor Asistente de Ciencias de la Tierra Brenhin Keller pertenece al último campo. En un nuevo estudio publicado en PNAS, Keller y sus coautores defienden con firmeza que la actividad volcánica es el factor clave de las extinciones masivas. Su estudio proporciona la evidencia cuantitativa más convincente hasta el momento de que el vínculo entre las grandes erupciones volcánicas y la rotación de especies al por mayor no es simplemente una cuestión de azar.

Cuatro de las cinco extinciones masivas son contemporáneas con un tipo de volcán llamado basalto de inundación, dicen los investigadores. Estas son una serie de erupciones (o una gigante) que inundan vastas áreas con lava en un abrir y cerrar de ojos geológicos, apenas un millón de años. Dejan huellas dactilares gigantes como evidencia: extensas regiones de rocas ígneas escalonadas que los geólogos llaman grandes provincias ígneas.

Para contar como “grande”, una provincia ígnea debe contener al menos 100.000 kilómetros cúbicos de magma. Por escala, la erupción de 1980 del Monte St. Helens involucró menos de un kilómetro cúbico de magma.

De hecho, una serie de erupciones en lo que ahora se conoce como Siberia desencadenó la más destructiva de las extinciones masivas hace unos 252 millones de años, liberando un pulso gigantesco de dióxido de carbono a la atmósfera y casi ahogando toda forma de vida. Testigo son las trampas siberianas, una gran región de roca volcánica del tamaño de Australia.

Las erupciones volcánicas también sacudieron el subcontinente indio en la época de la gran mortandad de los dinosaurios, creando lo que hoy se conoce como la meseta de Deccan. Esto, al igual que el impacto de un asteroide, habría tenido efectos globales de gran alcance, cubriendo la atmósfera con polvo y gases tóxicos, asfixiando a los dinosaurios y otras formas de vida.

“Parece que estas grandes provincias ígneas se alinean en el tiempo con extinciones masivas y otros eventos climáticos y ambientales significativos”, dice Theodore Green ’21, autor principal del artículo.

Por otro lado, dicen los investigadores, las teorías a favor de la aniquilación por el impacto de un asteroide dependen del impactador Chicxulub, una roca espacial que se estrelló en la Península de Yucatán en México casi al mismo tiempo que los dinosaurios se extinguieron.

“Todas las demás teorías que intentaron explicar qué mató a los dinosaurios fueron aplastadas cuando se descubrió el cráter que había excavado el asteroide”, dice Keller. Pero hay muy poca evidencia de eventos de impacto similares que coincidan con las otras extinciones masivas a pesar de décadas de exploración, señala.

Para su beca senior tesis, Green se dispuso a encontrar una manera de cuantificar el vínculo aparente entre erupciones y extinciones y probar si la coincidencia fue solo casualidad o si había evidencia de una relación causal entre los dos. Trabajando con Keller y el coautor Paul Renne, profesor de ciencias planetarias y de la Tierra en la Universidad de California, Berkeley, Green recurrió a las supercomputadoras en la Cúmulo de descubrimiento de Dartmouth para hacer números.

Los investigadores compararon las mejores estimaciones disponibles de erupciones de basalto de inundación con períodos de destrucción drástica de especies en la escala de tiempo geológica, incluidas, entre otras, las cinco extinciones masivas. Para demostrar que el momento fue más que una casualidad aleatoria, examinaron si las erupciones se alinearían igual de bien con un patrón generado aleatoriamente y repitieron el ejercicio con 100 millones de esos patrones. “Menos del 1% de las líneas de tiempo simuladas coincidieron, así como el registro real de basaltos de inundaciones y extinciones, lo que sugiere que la relación no es solo una casualidad”, dice Green, quien ahora es estudiante de posgrado en Princeton.

Pero, ¿es esta prueba suficiente de que los basaltos de inundaciones volcánicas provocaron extinciones? Si hubiera un vínculo causal, los científicos esperan que las erupciones más grandes impliquen extinciones más severas, pero tal correlación no se ha observado hasta ahora.

Al reformular cómo se define la gravedad de las erupciones, los investigadores presentan un caso convincente para incriminar inequívocamente a los volcanes en su artículo.

En lugar de considerar la magnitud absoluta de las erupciones, ordenaron los eventos por la velocidad a la que arrojaron lava y descubrieron que los que tenían las tasas eruptivas más altas causaron la mayor destrucción.

“Nuestros resultados hacen que sea difícil ignorar el papel del vulcanismo en la extinción”, dice Keller.

Los investigadores también calcularon los números de los asteroides. La coincidencia de los impactos con los períodos de recambio de especies fue significativamente más débil y solo empeoró cuando no se consideró el impactador de Chicxulub.

La tasa de erupción de Deccan Traps en India sugiere que el escenario estaba listo para una extinción generalizada incluso sin el asteroide, dice Green. El impacto fue el doble golpe que sonó con fuerza la sentencia de muerte de los dinosaurios, agrega.

Las erupciones de inundación de basalto no son comunes en el registro geológico, dice Green. El último de escala comparable ocurrió hace unos 16 millones de años en el noroeste del Pacífico. Pero hay otras fuentes de emisiones que representan una amenaza en la actualidad, dicen los investigadores.

“Si bien la cantidad total de dióxido de carbono que se libera a la atmósfera en el cambio climático moderno sigue siendo mucho menor que la cantidad emitida por una gran provincia ígnea, afortunadamente”, dice Keller, “lo estamos emitiendo muy rápido, razón por la cual estar preocupado.”

Green dice que esta tasa de emisiones de dióxido de carbono sitúa el cambio climático en el marco de períodos históricos de catástrofe ambiental.

Green describe el programa Senior Fellowship de Dartmouth, que permite a los estudiantes universitarios ir más allá del plan de estudios en su último año, como una oportunidad única para sumergirse en un campo de su elección y desarrollar el gusto por la investigación.

“Este trabajo es un gran ejemplo de lo que pueden lograr los Senior Fellows”, dice Keller.