A K-T EXTINCTION

Tracking the Course of Evolution

por Richard Cowen

NOTA: Esta é a página 1 de um documento de três páginas.

THIS ESSAY, escrito em 1999, é um capítulo do meu livro History of Life, publicado por Blackwell Science, Boston, Massachusetts, 2000. © Richard Cowen. Você pode imprimir uma cópia para uso pessoal ou educacional, e você pode criar um link para este site. Faltam ilustrações desta versão Web do capítulo.
Cowen, R. 1994. História de Vida. 2ª edição. 460 pp. Blackwell Scientific Publications, Cambridge, Massachusetts. Este é um livro didático de nível calouro publicado pela Blackwell Science. Copyright Richard Cowen 1994. Disponível na Blackwell Science, 238 Main Street, Cambridge, Massachusetts 02142, telefone 800-215-1000. Informações e atualizações sobre a 3ª edição.
Veja também um ensaio separado dedicado ao tema geral das grandes extinções, e para um esboço da apresentação oral de Richard Cowen.
No Departamento de Geologia da Universidade da Califórnia, Davis, Richard Cowen tenta manter outras páginas Web de interesse:

• Atualizações e links Web para o ensaio sobre a Extinção KT
• Novas referências sobre a Extinção KT que têm aparecido desde que a História da Vida foi publicada.
• Actualizações e links Web para o ensaio sobre Extinção
• Novas referências sobre Extinção que têm aparecido desde que a História da Vida foi publicada.
• Paleontologia nas Notícias: Páginas Web de interesse actual.

O Fim dos Dinossauros: A Extinção K-T

A maior parte dos grandes vertebrados na Terra, na terra, no mar e no ar (todos os dinossauros, plesiossauros, mosassauros e pterossauros) extinguiram-se subitamente cerca de 65 Ma, no final do Período Cretáceo. Ao mesmo tempo, a maioria do plâncton e muitos invertebrados tropicais, especialmente os habitantes dos recifes, foram extintos, e muitas plantas terrestres foram severamente afectadas. Este evento de extinção marca um importante limite na história da Terra, o limite K-T ou Cretáceo-Terciário, e o fim da Era Mesozóica. As extinções da K-T foram em todo o mundo, afectando todos os principais continentes e oceanos. Ainda há argumentos sobre o quão curto foi o evento. Foi certamente repentino em termos geológicos e pode ter sido catastrófico pelos padrões de qualquer um.
Embora a escala das extinções, no entanto, não devemos ficar presos a pensar que a fronteira K-T marcou um desastre para todos os seres vivos. A maioria dos grupos de organismos sobreviveu. Insetos, mamíferos, aves e plantas floridas em terra, e peixes, corais e moluscos no oceano continuaram a diversificar-se tremendamente logo após o fim do Cretáceo. As baixas de K-T incluíam a maioria das grandes criaturas da época, mas também algumas das menores, em particular o plâncton que gera a maior parte da produção primária nos oceanos.

RETORNO AO TOPO
Existiram muitas teorias ruins para explicar as extinções de dinossauros. Mais má ciência é descrita neste capítulo do que em todo o resto do livro. Por exemplo, mesmo nos anos 80 um novo livro sobre extinções de dinossauros sugeria que eles passavam muito tempo ao sol, apanhavam cataratas e, como não conseguiam ver muito bem, caíam sobre penhascos até à sua desgraça. Mas por mais convincentes ou bobos que sejam, qualquer das teorias que tentam explicar apenas a extinção dos dinossauros ignora o fato de que as extinções ocorreram em terra, no mar e nas faunas aéreas, e eram verdadeiramente mundiais. As extinções K-T foram um evento global, por isso devemos examinar agentes globalmente eficazes: mudança geográfica, mudança oceanográfica, mudança climática, ou um evento extraterrestre. Os trabalhos mais recentes sobre a extinção do K-T centraram-se em duas hipóteses que sugerem um fim violento do Cretáceo: um grande impacto asteróide e uma erupção vulcânica gigante.

Um asteróide ou impacto cometário?

Um meteorito suficientemente grande para ser chamado de um pequeno asteróide atingiu a Terra precisamente no momento da extinção do K-T. A evidência do impacto foi descoberta pela primeira vez por Walter Alvarez e colegas. Eles descobriram que as rochas colocadas precisamente no limite do K-T contêm quantidades extraordinárias do irídio metálico (Figura 18.1). Não parece importar se as rochas da fronteira foram depositadas em terra ou sob o mar. No Oceano Pacífico e nas Caraíbas, a argila que contém irídio forma uma camada nos sedimentos do fundo do oceano; é encontrada em depósitos da plataforma continental na Europa; e na América do Norte, do Canadá ao Novo México, ocorre em sequências de rochas carboníferas depositadas em planícies de inundação e deltas. A datação é precisa, e a camada de irídio foi identificada em mais de 100 lugares ao redor da Terra. Onde o limite está em sedimentos marinhos, o irídio ocorre em uma camada logo acima dos últimos microfósseis do Cretáceo, e os sedimentos acima dele contêm microfósseis do Paleoceno da primeira parte do Cenozóico.
O irídio está presente apenas nas rochas do limite e, portanto, foi depositado em um único grande espigão: um evento muito curto. O irídio ocorre em sedimentos normais do fundo do mar em quantidades microscópicas, mas o pico do irídio no limite K-T é muito grande. O Iridium é raro na Terra, e embora possa ser concentrado por processos químicos num sedimento, um pico de irídio desta magnitude deve ter surgido de alguma forma invulgar. O irídio é muito mais raro que o ouro na Terra, mas na fronteira K-T o irídio é normalmente duas vezes mais abundante que o ouro, por vezes mais do que isso. A mesma proporção elevada é encontrada nos meteoritos. O grupo Alvarez, portanto, sugeriu que o irídio foi espalhado por todo o mundo a partir de uma nuvem de detritos que se formou como um asteróide atingido em algum lugar na Terra.

Um asteróide grande o suficiente para espalhar a quantidade estimada de irídio no pico mundial na fronteira K-T pode ter sido de cerca de 10 km (6 milhas) de diâmetro. Modelos de computador sugerem que se tal asteróide colidisse com a Terra, ele passaria pela atmosfera e pelo oceano quase como se eles não estivessem lá e explodiria uma cratera na crosta com cerca de 100 km de largura. O irídio e os menores pedaços de detritos seriam espalhados pelo mundo inteiro pela explosão do impacto, à medida que o asteróide vaporizasse para uma bola de fogo. Se de facto o pico foi formado por um grande impacto, que outras evidências devemos esperar encontrar no registo rochoso? Estruturas de impacto de meteoritos bem conhecidas têm frequentemente fragmentos de quartzo e esférulas chocadas (pequenas esferas de vidro) associadas a elas (Figura 18.2). O vidro é formado quando a rocha alvo é derretida no impacto, jateada no ar como um spray de gotículas, e quase imediatamente congelada. Ao longo do tempo geológico, as esferas de vidro podem se decompor em argila. O quartzo chocado é formado quando os cristais de quartzo sofrem um pulso repentino de grande pressão. Se não forem aquecidos o suficiente para derreter, eles podem carregar microestruturas peculiares e inconfundíveis (Figura 18.2, superior).
RETORNO AO TOPO
Toda a América do Norte, a argila limite K-T contém esférulas de vidro (Figura 18.2, inferior), e logo acima da argila está uma camada mais fina que contém irídio juntamente com fragmentos de quartzo chocado. Tem apenas alguns milímetros de espessura, mas no total contém mais de um quilômetro cúbico de quartzo chocado só na América do Norte. A zona de quartzo chocado estende-se para oeste no solo do Oceano Pacífico, mas o quartzo chocado é raro nas rochas da fronteira K-T em outros lugares: alguns fragmentos muito pequenos ocorrem em locais europeus. Toda esta evidência implica que o impacto K-T ocorreu na América do Norte ou perto dela, com o irídio vindo do asteróide vaporizado e o quartzo chocado vindo das rochas continentais que atingiu.
A cratera de impacto K-T foi agora encontrada. É uma estrutura geológica em forma de ovo chamada Chicxulub, profundamente enterrada sob os sedimentos da península de Yucatán do México (Figura 18.3). A estrutura tem cerca de 180 km de largura, uma das maiores estruturas de impacto até agora identificada com confiança na Terra. Um furo perfurado na estrutura Chicxulub atingiu 380 metros (mais de 1000 pés) de rocha ígnea com uma química estranha. Essa química poderia ter sido gerada pela fusão de uma mistura das rochas sedimentares da região. A rocha ígnea sob o Chicxulub contém altos níveis de irídio, e sua idade é de 65 Ma, coincidindo exatamente com a fronteira K-T.

No topo da rocha ígnea encontra-se uma massa de rocha quebrada, provavelmente as maiores partículas de detritos sobreviventes que caíram de volta para a cratera sem derreter, e no topo são sedimentos normais que se formaram lentamente para encher a cratera nos mares tropicais rasos que cobriram a área de impacto.
As crateras de impacto bem conhecidas têm frequentemente tektites associadas a elas, bem como quartzo chocado e pequenas esférulas de vidro. As tektites são contas de vidro maiores com formas e texturas de superfície incomuns. Elas são formadas quando as rochas são derretidas instantaneamente e salpicadas para fora dos locais de impacto na forma de grandes taças de vidro fundido, depois resfriadas enquanto girando através do ar.
Haiti estava a cerca de 800 km de Chicxulub no final do Cretáceo (Figura 18.3). Em Beloc e outras localidades no Haiti, a fronteira K-T é marcada por uma camada de contorno normal mas espessa (30 cm) de argila que consiste principalmente de esférulas de vidro (Figura 18.2). A argila é sobreposta por uma camada de turbidita, material de deslizamento de terra submarino que contém grandes fragmentos de rocha. Alguns dos fragmentos parecem crosta oceânica estilhaçada, mas também há pedaços esféricos de vidro amarelo e preto até 8 mm de diâmetro que são inconfundivelmente tektites. Os tektites Beloc aparentemente formaram-se a cerca de 1300°C de dois tipos diferentes de rocha; e são datados precisamente a 65 Ma. As tektites pretas formadas a partir de rochas vulcânicas continentais e as amarelas a partir de sedimentos evaporitos com alto teor de sulfato e carbonato. As rochas do Yucatán ao redor de Chicxulub são formadas predominantemente desta mistura de rochas, e as rochas ígneas sob Chicxulub têm uma química de uma mistura outrora dissolvida das duas. Acima da turbidita vem uma fina camada de argila vermelha com apenas 5-10 mm de espessura que contém irídio e quartzo chocado.
Uma pode explicar muito desta evidência da seguinte forma: um asteróide atingiu Chicxulub, atingindo uma pilha de sedimentos espessos num mar raso. O impacto derreteu grande parte da crosta local e o maldito material fundido para fora a partir de uma profundidade de até 14 km sob a superfície. Pequenas esférulas de vidro fundido foram jateadas no ar num ângulo raso, e caíram sobre uma área gigantesca que se estendia para nordeste até ao Haiti, a várias centenas de quilómetros de distância, e para noroeste até ao Colorado. Em seguida, seguiu-se o material mais fino que tinha sido jateado mais alto na atmosfera ou para fora no espaço e caiu mais lentamente sobre os fragmentos mais grosseiros.

RETORNO AO TOPO
O formato de ovo da cratera de Chicxulub mostra que o asteróide atingiu num ângulo raso, cerca de 20°-30°, espalhando mais destroços a noroeste do que em outras direções. Isto explica em particular os tremendos danos ao continente norte-americano, e a distribuição distorcida do quartzo chocado no Pacífico.
Outros locais nas Caraíbas ocidentais sugerem que normalmente os sedimentos de águas profundas e calmas foram drasticamente perturbados mesmo no final do Cretáceo, e os sedimentos perturbados têm a camada de irídio mesmo em cima deles. Em muitos locais do norte do México e do Texas, e em dois locais perfurados no chão do Golfo do México, há sinais de uma grande perturbação no oceano na fronteira K-T. Em alguns locais, os sedimentos perturbados do fundo do mar contêm fósseis de folhas frescas e madeira de plantas terrestres, juntamente com tektites datadas de 65 Ma (Figura 18.4). Ao redor do Caribe e em locais na costa do Atlântico Oriental dos Estados Unidos, os sedimentos Cretáceos existentes foram rasgados e assentados novamente em uma pilha bagunçada que também contém esférulas de vidro de diferentes químicas, fragmentos de quartzo chocados, e um espigão de irídio. Tudo isso implica que um grande tsunami ou onda de maré afetou a margem oceânica da época, lavando bem as plantas terrestres frescas e rasgando os sedimentos do fundo do mar que se encontravam sem serem perturbados há milhões de anos. A mistura bizarra de rochas resultante foi chamada de “Cocktail Cretáceo-Terciário”
Once Chicxulub foi identificado, tornou-se possível calcular que o quartzo chocado tinha sido lançado em um spray de alto ângulo a partir do impacto. Esta primeira bola de fogo quente explodiu e vaporizou e fundiu detritos (incluindo esférulas de vidro e irídio) alto acima da atmosfera para ser depositado por último e globalmente à medida que se deslizava lentamente para baixo. Os fragmentos maiores, sólidos e fundidos, foram jateados para fora em ângulos mais baixos, mas não muito longe, e foram depositados primeiro e localmente (cerca de 15 minutos de viagem até o Colorado!). Ao mesmo tempo, fragmentos menores, incluindo o quartzo chocado, foram soprados para cima entre a bola de fogo quente e os fragmentos maiores, e foram depositados segundo e regionalmente (cerca de 30 minutos para chegar ao Colorado). A energia de impacto, para comparação com as explosões de bombas de hidrogênio, foi de cerca de 100 milhões de megatons.

Uma Erupção vulcânica gigante?

Exatamente na fronteira K-T, uma nova pluma (Capítulo 6) estava queimando seu caminho através da crosta próxima à fronteira da placa entre a Índia e a África. Enormes quantidades de basalto inundaram o que é agora o Planalto Deccan da Índia ocidental para formar enormes leitos de lava chamados de Armadilhas Deccan. Uma enorme extensão desse fluxo de lava no outro lado da fronteira do planalto agora se encontra debaixo d’água no Oceano Índico (Figuras 18.3 e 18.5). As Armadilhas Deccan cobrem agora 500.000 km2 (cerca de 200.000 milhas quadradas), mas elas podem ter coberto quatro vezes mais antes da erosão removê-los de algumas áreas. Elas têm um volume de sobrevivência de 1 milhão de km3 (240.000 milhas cúbicas) e têm mais de 2 km de espessura em locais. Todo o volume vulcânico que entrou em erupção, incluindo as lavas submarinas, foi muito maior que isso (Figura 18.5).
Outras vezes, as erupções Deccan começaram subitamente pouco antes da fronteira K-T. As erupções de pico podem ter durado apenas cerca de um milhão de anos (± 50%), mas esse curto período de tempo encalhou a fronteira K-T. A taxa de erupção foi pelo menos 30 vezes a taxa de erupções havaianas de hoje, mesmo assumindo que foi contínua ao longo de um milhão de anos; se a erupção fosse mais curta ou espasmódica, as taxas de erupção teriam sido muito mais elevadas. As Armadilhas Deccan provavelmente irromperam à medida que a lava fluía e as fontes como as de Kilauea, em vez de em erupções explosivas gigantes como a de Krakatau. Mas as estimativas das fontes de fogo geradas pelas erupções na escala das Armadilhas Deccan sugerem que aerossóis e cinzas teriam sido facilmente transportados para a estratosfera. A pluma de Deccan ainda está activa; o seu ponto quente encontra-se agora sob a ilha vulcânica da Reunião no Oceano Índico.
Assim, há fortes evidências de erupções vulcânicas de curta duração mas gigantescas na fronteira K-T. Algumas pessoas têm tentado explicar todas as características das rochas da fronteira K-T como resultado destas erupções. Mas as evidências de um impacto extraterrestre são tão fortes que é uma perda de tempo tentar explicar essas evidências como efeitos vulcânicos. Devemos nos concentrar no fato de que a fronteira de K-T coincidiu com dois eventos muito dramáticos. As Armadilhas Deccan encontram-se do outro lado da fronteira K-T e foram formadas no que foi obviamente um grande evento na história da Terra. O impacto do asteróide foi exactamente na fronteira K-T. Certamente algo dramático aconteceu com a vida na Terra, porque os geólogos definiram a fronteira K-T e o fim da Era Mesozóica com base numa grande extinção de criaturas em terra e no mar. Um impacto asteróide, ou uma série de erupções gigantescas, ou ambas, teriam tido grandes efeitos globais na atmosfera e no clima.
Há a sensação, particularmente entre os cientistas físicos, que se pudermos mostrar que ocorreu uma catástrofe física na fronteira K-T, temos uma explicação automática para as extinções da K-T. Mas esta ligação tem de ser demonstrada, não apenas assumida. Ainda temos de perguntar qual a catástrofe, se alguma, causou as extinções do K-T, e se sim, como?

CONTINUE à página 2