Basin Restriction or Oceanic Anoxic Event During the Upper Kellwasser Event in the Appalachian Basin: Insights From mm-scale Analysis of the Point Gratiot Bed
Questo studio utilizza l'analisi geochimica su scala millimetrica del Point Gratiot Bed per dimostrare che il declino osservato dell'arricchimento di molibdeno, nonostante l'intensificarsi dell'anossia, è meglio spiegato da un evento anossico oceanico globale piuttosto che dalla restrizione del bacino, poiché i livelli di molibdeno non sono rientrati durante i brevi episodi di ventilazione che avrebbero riconnesso il bacino a un serbatoio ricco di molibdeno.
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Il tempo profondo lascia dietro di sé un registro silenzioso nella pietra, ma a volte quel registro racconta una storia che sembra contraddire se stessa. Negli strati rocciosi della Terra, gli scienziati cercano indizi su quando gli oceani rimasero privi di ossigeno, una condizione nota come anossia. Quando l'ossigeno svanisce dal fondo del mare, certi metalli che solitamente sono sciolti nell'acqua rimangono intrappolati nel fango, creando una firma chimica che i geologi possono leggere milioni di anni dopo. Uno di questi metalli, il molibdeno, agisce come un indicatore sensibile: se l'acqua è stagnante e priva di ossigeno, il metallo si accumula nei sedimenti. Questo processo è ben compreso in corpi d'acqua moderni e isolati, dove il fondo è separato dal resto dell'oceano. Tuttavia, un enigma è emerso dalle antiche rocce del periodo Devoniano superiore. Durante questo tempo, un evento di estinzione di massa ha sterminato quasi la metà di tutta la vita marina, e le rocce di quell'epoca mostrano un modello strano. Mentre altri segni indicano che l'oceano stava diventando progressivamente privo di ossigeno, la quantità di molibdeno intrappolato nel fango diminuisce effettivamente man mano che si sale attraverso gli strati. Questo paradosso suggerisce che l'acqua stesse peggiorando per la vita, eppure la prova chimica di questo peggioramento sta svanendo.
Per risolvere questo mistero, un ricercatore di nome David R. Blood ha rivolto la sua attenzione a una specifica sezione di roccia nella zona occidentale dello stato di New York chiamata Point Gratiot Bed. Questo sottile strato di scisto nero, largo solo quanto una mano, segna l'esatto momento in cui il periodo Devoniano è terminato e quello successivo è iniziato. Per decenni, gli scienziati hanno studiato questo letto, ma i loro strumenti erano troppo grossolani per vedere i dettagli fini di come l'ambiente cambiasse da un giorno all'altro o da una settimana all'altra. Sapevano che il letto conteneva strati di fango grigio e tane scavate da creature, il che provava che l'ossigeno era tornato al fondale marino per brevi momenti, ma non potevano vedere esattamente come la chimica reagisse a quei momenti. Blood decise di osservare la roccia con un occhio molto più fine. Prelevò un campione di carota continuo dell'intero letto, che misurava 222 millimetri di lunghezza, e lo analizzò a una risoluzione di circa 1,2 millimetri. Questo è come leggere un libro una lettera alla volta invece di una parola alla volta, permettendogli di vedere i cambiamenti chimici proprio accanto ai segni fisici della vita e dell'ossigeno.
La carota ha rivelato un paesaggio di condizioni mutevoli. Il fondo del letto era un mix di scisto nero e fango grigio, con chiara evidenza di creature che scavavano nel sedimento, indicando che l'ossigeno aveva raggiunto il fondale marino. Mentre il ricercatore risaliva attraverso la roccia, il fango grigio e le tane diventavano meno frequenti, e lo scisto nero diventava più dominante e laminato, suggerendo che l'ossigeno stava lentamente scomparendo e il fondale marino stava diventando più ostile. Questo corrispondeva a quanto trovato dagli studi precedenti: l'ambiente stava peggiorando. La vera prova, tuttavia, era vedere cosa accadeva al molibdeno subito dopo il ritorno dell'ossigeno. Se l'oceano fosse stato semplicemente isolato dal resto del mondo, come una vasca da bagno con lo scarico tappato, ogni volta che l'ossigeno fosse tornato a fluire e avesse mescolato l'acqua, avrebbe dovuto portare con sé una nuova scorta di molibdeno dall'oceano aperto. In questo scenario, gli strati di roccia formati immediatamente dopo un evento di ossigenazione dovrebbero mostrare un improvviso picco del metallo, un recupero dai bassi livelli visti in precedenza.
I dati raccontavano una storia diversa. Mentre Blood esaminava la roccia strato dopo strato, scoprì che i livelli di molibdeno non rimbalzavano. Anche quando il sedimento mostrava chiaramente che l'ossigeno era tornato e le creature stavano scavando di nuovo, la concentrazione di molibdeno non aumentava. Invece, i livelli continuavano il loro declino costante, ignorando i locali impulsi di vita e ossigeno. Il metallo non si stava riprendendo perché la fonte stessa era vuota. L'oceano aperto, che avrebbe dovuto essere il serbatoio che forniva il metallo, era già stato esaurito. Questa scoperta ha escluso l'idea che il Bacino Appalachiano fosse semplicemente isolato dal resto del mondo. Se fosse stato isolato, gli eventi di miscelazione avrebbero riempito la scorta locale. Invece, l'intero oceano globale era rimasto privo di molibdeno perché una diffusa anossia in tutto il pianeta aveva bloccato il metallo nei sedimenti ovunque. L'ambiente locale in New York era solo uno specchio che rifletteva una crisi globale.
Lo studio ha esaminato anche altri metalli, come l'uranio e il vanadio, per assicurarsi che i risultati non fossero un trucco della formazione rocciosa stessa. A differenza del molibdeno, questi metalli non mostravano un declino costante salendo attraverso il letto; rimanevano relativamente costanti. Ciò ha confermato che la roccia non stava cambiando in un modo tale da nascondere il segnale del molibdeno, e che il calo del molibdeno era una risposta specifica alla chimica dell'acqua. Le prove puntano a una conclusione singola e potente: l'evento di estinzione è stato guidato da un evento anossico oceanico globale, non solo da una restrizione locale del mare. Gli oceani erano diventati così vasti e stagnanti da non poter più sostenere l'equilibrio chimico richiesto dalla vita, e il metallo che avrebbe dovuto segnalare il recupero dell'ambiente locale era semplicemente scomparso dall'intera acqua mondiale. Questo sguardo dettagliato a una singola fetta di roccia ha chiarito un importante capitolo della storia della Terra, mostrando che la morte dei mari del Devoniano è stata un fenomeno globale che ha lasciato il suo segno anche nei minimi dettagli della pietra.
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