A continuación puedes leer un resumen del capítulo 12 del libro de divulgación científica La Materia Oscura y los Dinosaurios escrito por Lisa Randall donde se explica cómo el impacto de un meteorito causó la extinción de los dinosaurios.
El Fin de los Dinosaurios
Aunque algunos dinosaurios evolucionaron hasta convertirse en las aves de hoy en día, los que dominaron la Tierra durante millones de años se extinguieron hace 66 millones de años en una extinción conocida como del Cretácico-Paleógeno, o K-Pg (anteriormente K-T o Cretácico-Terciario). ¿Cómo pudo ser que estas criaturas tan fuertes y ágiles fueran tan ineptas como para desaparecer? Pero los dinosaurios ya habían sobrevivido durante mucho más tiempo del que lo probablemente lo hagan los humanos o los símios. No tuvieron la culpa de su desaparición. Se extinguieron al final del Cretácico de forma repentina. Hay muchas pruebas que demuestran que el impacto de un meteoroide fue casi con certeza la causa, lo que conecta esta extinción con un objeto extraterrestre del Sistema Solar, y por tanto, con la astronomía, la cosmología y la física.
Aparte de su variedad de tamaños y el ser de sangre fría, una de las características de los dinosaurios fue su longevidad. Dominaron la Tierra durante 100 millones de años, viviendo durante la época mesozoica (entre 252 y 66 millones de años).
Hace 66 millones de años los continentes y océanos no estaban en sus posiciones actuales y el nivel del mar era unos 100 metros superior. Las temperaturas también eran más altas. Estos factores fueron fundamentales para descrifrar algunas de las claves reveladas en el límite K-Pg. El sedimento itálico que contiene la arcilla que el geólogo Walter Álvarez había decidido estudiar era parte de una plataforma continental que yacía bajo cientos de metros de agua. Se llama la Scaglia Rossa y está en las colinas de Umbria cerca de Gubbio a unos 200km al norte de Roma. Es un sedimento marino de piedra caliza que va desde el Cretácico tardío hasta el Terciario temprano.
Existen libros fascinantes sobre los dinosaurios que cuentan la historia de cómo geólogos, químicos y físicos llegaron a la conclusión de que un enorme meteoroide fue la causa más problable de la extinción de los dinosaurios:
- Tyranosaurus Rex and The Crater of Doom (Walter Álvarez)
- The End of Dinosaurs (Charles Frankel)
Se han obtenido pruebas abundantes de que dicho meteoroide precipitó el cambio drástico en el registro fósil durante la transición K-Pg. Todos los rasgos que caracterizan los cráteres de impacto, incluidos esférulas, tectitas y cuarzo chocado, se encontraron en la vecindad de una capa límite de iridio, que separa las abundantes relíquias de vida por debajo de ellas del mucho más escaso registro fósil por encima.
La propuesta del meteoroide era radical, pero podía explicar observaciones que desafiaban teorías más convencionales. Ningún proceso terrestre podía explicar todos los fenómenos detallados que iban a encontrarse y que finalmente apoyaban la hipótesis. La propuesta ganaba credibilidad porque hacía predicciones, muchas de las cuales se han validado desde entonces.
Walter Álvarez estudio la fina capa de arcilla entre dos capas de piedra caliza: una inferior de color más claro llena de fósiles y una superior de color más oscuro sin fósiles.
El grosor de la capa de arcilla podía ayudar a determinar si el suceso de extinción fue rápido o lento. Era crucial comenzar por medir el tiempo que había tardado en depositarse la arcilla. Una manera era estudiar las inversiones geomagnéticas para aprender más sobre la cronología de la deposición del límite K-Pg. Pero el mejor método fue la medición de su contenido de iridio, un metal raro y el elemento más denso después del Osmio. En la corteza de la Tierra no hay iridio porque este se disolvió hace tiempo en hierro fundido y se hundió con este hasta el núcleo de la Tierra. Por ello cualquier iridio en la superficie debería tener un origen extraterrestre.
Los dos Álvarez (padre e hijo) tuvieron la brillante idea de que estudiando los niveles de iridio en la Tierra se podía determinar cuánto tiempo tardó en depositarse la arcilla. Ellos esperaban una distribución uniforme en el tiempo, indicativa de una deposición estacionaria, casi constante, que podía utilizarse para deducir el tiempo que tardó en formarse la capa de arcilla.
Pero los Álvarez encontraron algo diferente. Encontraron niveles de iridio mucho más altos de los esperados: 90 veces mayor que en la piedra caliza circundante. Este tipo de formación se ha encontrado en muchos lugares de la Tierra y los niveles de iridio en ellos también son muy altos (en 1982 se habían examinado más de 40 lugares).
Si la hipótesis original de deposición estacionaria fuera correcta, el tiempo de formación de esta fina capa de arcilla sería de 3 millones de años. Pero ese era un tiempo demasiado largo para la fina capa de arcilla del límite K-Pg. Sin embargo, si el nivel de iridio estaba elevado en un nivel similar en todo el globo, entonces 500000 toneladas de iridio habían descendido súbitamente en la época de la extinción K-Pg. Tras estudiar varios fenómenos extraterrestres posibles, solo el impacto de un meteoroide (asteroide o cometa) podía explicarlo. Basándose en el iridio medido y contenido promedio de iridio en meteoroides, los investigadores concluyeron que tuvo entre 10 y 15 kilómetros de diámetro y que se movía a unos 20 kilómetros por segundo antes del impacto.
Aunque muchos paleontólogos preferían las explicaciones gradualistas (condiciones medioambiantales, cambio climático, etc) o la actividad volcánica, estas no explicaban todos los hechos. Además, algunos datos o descubrimientos las contradecían. La actividad volcánica pudo ayudar, pero no fue la causa principal. Por ejemplo, la actividad volcánica no puede emitir las 500000 toneladas de iridio en todo el mundo que los Álvarez y otros calcularon. Otras pruebas eran:
- La tectónica de placas y los primeros planos de los cráteres lunares de las misiones a la Luna.
- El descubrimiento de múltiples lugares de micro kristitas (versiones menores de las tectitas, las rocas vítreas que con forma redondeada surjen de fusiones por impacto).
- El descubrimiento de cuarzo chocado, que indica un origen de alta presión, como meteoroides o explosiones nucleares. En 1984 se encontró cuarzo chocado en Montana (USA) y luego en Nuevo México y Rusia. Además el quarzo es raro en rocas del océano, con lo que el cráter debería estar situado en Tierra.
- El descubrimiento de unos cristales llamados espinelas, que apoyan la hipótesis de impactos de alta presión. Al tener níquel y magnesio hacía que no fueran de origen volcánico (ya que estas son ricas en hierro, titanio y cromo). Los volcanes no pueden explicar los materiales inducidos por choques (no producen el cuarzo chocado necesario).
La energía liberada por el impacto de un meteoroide de 10-15km de diámetro a 20 kilómetros por segundo sería 1000 veces mayor que las bombas atómicas de Hiroshima y Nagasaki. Este impacto originó olas y vientos extremos y grandes tsunamis en un radio de unos 1000km. Solo el 1% de la energía del impacto habría revertido en vientos y olas. El resto de la energía, para fundir, vaporizar y enviar ondas sísmicas de magnitud 10 en la escala de Richter por toda la Tierra. Por ejemplo, el cráter Barringer en Arizona, de 1km de diámetro sería creado por un meteoroide de 50m de diámetro.
El Cráter Barringer es un agujero en el desierto de Arizona de 1,2km de díametro, creado hace 50.000 años por el impacto de un pequeño asteroide rico en hierro que cayó a más de 10km/s
Todo el material eyectado caliente habría provocado incendios y envenenado agua, aire y suelo. Del cielo también llovieron materiales pesados como níquel y plomo procedentes del meteoroide. También se habría creado óxido nitroso generando lluvia ácida y liberado azufre en la atmósfera. Este azufre habría producido ácido sulfúrico en la atmósfera bloqueando la luz solar, minimizando la fotosíntesis de las plantas y originando un enfriamento generalizado.
Los registros fósiles indican que los océanos tardaron centenares de miles de años en recuperarse y los efectos destructivos perduraron entre quinientos mil y un millón de años. Todo ello hace que al parecer no sobreviviera ninguna criatura de más de 25 kilogramos pues no podían esconderse. Pese a todo ello, los investigadores sabían que era crucial encontrar un cráter de unos 66 millones de años de antigüedad. Este cráter podía ayudar a confirmar el tamaño y el momento del impacto.
Basándose en cantidades de iridio, Walter Álvarez dedujo que el meteoroide debía haber tenido 10km de diámetro, con lo que el cráter debería tener unos 200km de diámetro (unas 20 veces mayor que el tamaño del objeto que impacta). Se tardó más de 10 años en descubrir el cráter. Fue difícil porque, aún cayendo en tierra firme, muchos permanecen ocultos por erosión, enterramiento por sedimentación o la destrucción tectónica. Además la ubicuidad del iridio y otras pruebas geológicas no ayudada.
La primera pista era el cuarzo chocado que podía tener origen en un cráter en tierra o en la plataforma continental con lo que las búsquedas en Tierra podrían identificar dicho cráter. Durante mucho tiempo se había pasado por alto una observación independiente muy importante. En la década de 1950 geólogos industriales habían identificado una estructura circular enterrada de 180km de diámetro, la mitad del cuál estaba dentro de la costa, bajo las llanuras de piedra caliza de Yucatán, y la otra mitad fuera, enterrada bajo agua y sedimentos en el golfo de México. Geólogos de Pemex perforaron pozos y dieron con roca cristalizada a una profundidad de unos 1500m.
No fue hasta la década de 1970 que se sugirió que esta estructura podía ser un cráter de impacto. Esta sugerencia se basaba en medidas de la forma del potencial gravitatorio del accidente geográfico. Sin embargo, todos los que conocían la estructura trabajaban para la industria del petróleo, con lo que estos datos eran confidenciales. Pemex siguió buscando petróleo y en los 70 hizo más estudios geológicos, incluyendo un exámen magnético aéreo de la península de Yucatán, advirtiéndose una fuerte anomalía magnética de unos 50km bordeada por un anillo exterior con un magnetismo anormalmente bajo que tenía unos 180km de diámetro. Ese era precisamente el patrón esperado para un gran cráter de impacto, con una región cental asociada a la fusión por impacto y una región exterior que contuviera residuos del blanco endurecidos. Los datos de gravedad aérea respaldaban aún más esta interpretación. Los aumentos y descensos del campo de gravedad se correlacionaban con la variación de las señales magnéticas.
En un primer momento nadie estableció una conexión porque muchos investigadores desconocían la hipótesis del impacto para la extinción K-Pg. De hecho, la mayoría de los interesados en localizar el cráter de impacto no lo fueron a estudiar hasta 1990. Quienes buscaban un cráter de 66 millones de años y 200km de diámetro para verificar la propuesta de Álvarez llegaron al rastro de posibles candidatos partiendo de una linea de investigacion totalmente diferente a la de los geólogos de Pemex. Si el meteoroide había impactado en el océano pero aterrizado cerca de la costa, había creado un tsunami potente. En 1985 encontraron pruebas de este tsunami estudiando sedimentos alterados en la línea K-Pg en el lecho del río Brazos en Texas y se llegó a la conclusión que el origen del tusnami se habia producido a 5000km de distancia, es decir, en el Golfo de México, en el Caribe o en el Atlántico occidental.
En 1990 se encontró en Haití un afloramiento de sedimentos de medio metro que contenía tectitas, cuarzo chocado y arcilla de iridio. A partir del espesor de la capa dedujeron que el cráter se encontraba a unos 1000km de distancia. Así pues, el cráter descubierto por Pemex estaba en el sitio correcto y tenía el tamaño correcto. El cráter estaba oculto por sedimentos, pero estos lo habían protegido de la erosión. Se analizaron muestras y obtuvieron cuarzo chocado y roca fundida.
En 1991 se empezó a prestar atención a la hipótesis de que el impacto extinguió los dinosaurios gracias a todas estas pruebas. En 1992 dadas todas estas pruebas acumuladas, la mayoría de los geólogos estaban convencidos de que el accidente de Yucatán era realmente un cráter de impacto. Pero aún no estaban seguros de su relación con la extinción K-Pg. Faltaba una datación detallada mediante el estudio de la composición química de las muestras del cráter. Lo consiguieron estudiando isótopos de Argón en la roca. Se obtuvo 64,98 con un error de 0,05 millones de años. La datación de las esférulas de la capa K-Pg haitiana fue de 65,01 con un error de 0,08 millones de años. Por tanto los sucesos de impacto y extinción coincidian dentro de la incertidumbre correspondiente. Esta excelente concordancia convenció a muchos científicos de que la teoría de la extinción de los dinosaurios por un meteoroide propuesta inicialmente por Álvarez era correcta. Mejoras en las mediciones obtuvieron una datación de 66 millones de años.
La identificación del cráter Chicxulub es un ejemplo de ciencia en acción que incluye inducciones ingeniosas puestas a prueba e hipótesis atrevidas y exploraciones en lugares tan distantes como Italia, Colorado, Haití, Texas, Yucatán. El meteoroide que cayó en Yucatán tuvo una profunda influencia en el planeta y su vida. Su origen y sus consecuencias ilustran bien las permanentes conexiones entre la Tierra y el universo.
