LA EXTINCIÓN K-T

Siguiendo el curso de la evolución

por Richard Cowen

NOTA: Esta es la página 1 de un documento de tres páginas.

Este ensayo, escrito en 1999, es un capítulo de mi libro Historia de la vida, publicado por Blackwell Science, Boston, Massachusetts, 2000. © Richard Cowen. Puede imprimir una copia para uso personal o educativo, y puede enlazar con este sitio. En esta versión web del capítulo faltan las ilustraciones.
Cowen, R. 1994. Historia de la vida. 2ª edición. 460 pp. Blackwell Scientific Publications, Cambridge, Massachusetts. Este es un libro de texto de primer nivel publicado por Blackwell Science. Copyright Richard Cowen 1994. Disponible en Blackwell Science, 238 Main Street,Cambridge, Massachusetts 02142, teléfono 800-215-1000. Información y actualizaciones sobre la 3ª edición.
Ver también un ensayo separado dedicado al tema general de las grandes extinciones, y para un resumen de la presentación oral de Richard Cowen.
En el Departamento de Geología de la Universidad de California, Davis, Richard Cowen trata de mantener otras páginas web de interés:

• Actualizaciones y enlaces web para el ensayo sobre la Extinción KT
• Nuevas referencias sobre la Extinción KT que han aparecido desde que se publicó Historia de la Vida.
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• Paleontología en las Noticias: Páginas web de interés actual.

El fin de los dinosaurios: la extinción K-T

Casi todos los grandes vertebrados de la Tierra, terrestres, marinos y aéreos (todos los dinosaurios, los plesiosaurios, los mosasaurios y los pterosaurios) se extinguieron repentinamente hace unos 65 Ma, al final del Cretácico. Al mismo tiempo, se extinguió la mayor parte del plancton y muchos invertebrados tropicales, especialmente los que habitan en los arrecifes, y muchas plantas terrestres se vieron gravemente afectadas. Este evento de extinción marca un límite importante en la historia de la Tierra, el límite K-T o Cretácico-Terciario, y el final de la Era Mesozoica. La extinción K-T fue mundial y afectó a los principales continentes y océanos. Todavía se discute la brevedad del evento. Fue ciertamente repentino en términos geológicos y puede haber sido catastrófico según los estándares de cualquiera.
Sin embargo, a pesar de la escala de las extinciones, no debemos caer en la trampa de pensar que el límite K-T marcó un desastre para todos los seres vivos. La mayoría de los grupos de organismos sobrevivieron. Los insectos, los mamíferos, las aves y las plantas con flores en la tierra, y los peces, los corales y los moluscos en el océano se diversificaron enormemente poco después del final del Cretácico. Las víctimas del K-T incluyeron a la mayoría de las grandes criaturas de la época, pero también a algunas de las más pequeñas, en particular el plancton que genera la mayor parte de la producción primaria en los océanos.

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Ha habido muchas malas teorías para explicar las extinciones de los dinosaurios. En este capítulo se describe más ciencia mala que en todo el resto del libro. Por ejemplo, incluso en la década de 1980 un nuevo libro sobre la extinción de los dinosaurios sugería que pasaban demasiado tiempo al sol, tenían cataratas y, como no veían muy bien, se caían por los acantilados hacia su perdición. Pero por muy convincentes o tontas que sean, cualquiera de las teorías que tratan de explicar sólo la extinción de los dinosaurios ignora el hecho de que las extinciones tuvieron lugar en las faunas terrestres, marinas y aéreas, y fueron realmente mundiales. Las extinciones del K-T fueron un acontecimiento global, por lo que debemos examinar los agentes de efecto global: el cambio geográfico, el cambio oceanográfico, el cambio climático o un acontecimiento extraterrestre. Los trabajos más recientes sobre la extinción K-T se han centrado en dos hipótesis que sugieren un final violento del Cretácico: el impacto de un gran asteroide y una gigantesca erupción volcánica.

¿Un asteroide o un impacto cometario?

Un meteorito lo suficientemente grande como para ser llamado un pequeño asteroide golpeó la Tierra precisamente en el momento de la extinción K-T. Las pruebas del impacto fueron descubiertas por primera vez por Walter Álvarez y sus colegas. Encontraron que las rocas depositadas precisamente en el límite K-T contienen cantidades extraordinarias del metal iridio (Figura 18.1). No parece importar si las rocas del límite se depositaron en tierra o bajo el mar. En el Océano Pacífico y el Caribe, la arcilla con iridio forma una capa en los sedimentos del fondo oceánico; se encuentra en depósitos de la plataforma continental en Europa; y en América del Norte, desde Canadá hasta Nuevo México, aparece en secuencias de rocas con carbón depositadas en llanuras de inundación y deltas. La datación es precisa y la capa de iridio se ha identificado en más de 100 lugares de la Tierra. Cuando el límite se encuentra en sedimentos marinos, el iridio aparece en una capa justo por encima de los últimos microfósiles del Cretácico, y los sedimentos que se encuentran por encima contienen microfósiles del Paleoceno de la primera parte del Cenozoico.
El iridio sólo está presente en las rocas del límite y, por lo tanto, se depositó en un único gran pico: un evento muy corto. El iridio está presente en los sedimentos normales del fondo marino en cantidades microscópicas, pero el pico de iridio en el límite K-T es muy grande. El iridio es raro en la Tierra y, aunque puede concentrarse mediante procesos químicos en un sedimento, un pico de iridio de esta magnitud debe haber surgido de alguna manera inusual. El iridio es mucho más raro que el oro en la Tierra, pero en la arcilla del límite K-T el iridio suele ser dos veces más abundante que el oro, a veces más que eso. La misma proporción elevada se encuentra en los meteoritos. Por lo tanto, el grupo de Álvarez sugirió que el iridio se dispersó por todo el mundo a partir de una nube de escombros que se formó cuando un asteroide impactó en algún lugar de la Tierra.

Un asteroide lo suficientemente grande como para dispersar la cantidad estimada de iridio en el pico mundial en el límite K-T podría haber tenido unos 10 km (6 millas) de diámetro. Los modelos informáticos sugieren que si un asteroide de este tipo colisionara con la Tierra, atravesaría la atmósfera y el océano casi como si no estuvieran allí y abriría un cráter en la corteza de unos 100 km de diámetro. El iridio y los restos más pequeños se esparcirían por todo el mundo a causa de la explosión del impacto, ya que el asteroide se vaporizaría en una bola de fuego. Si efectivamente la espiga se formó por un gran impacto, ¿qué otras pruebas deberíamos esperar encontrar en el registro rocoso? Las estructuras de impacto de meteoritos bien conocidas suelen tener asociados fragmentos de cuarzo chocado y esférulas (pequeñas esferas de vidrio) (Figura 18.2). El vidrio se forma a medida que la roca objetivo se funde en el impacto, sale despedida al aire en forma de gotas y se congela casi inmediatamente. Con el paso del tiempo, las esférulas de vidrio pueden descomponerse en arcilla. El cuarzo chocado se forma cuando los cristales de cuarzo sufren un impulso repentino de gran presión. Si no se calientan lo suficiente como para fundirse, pueden llevar microestructuras peculiares e inconfundibles (Figura 18.2, arriba).
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En toda América del Norte, la arcilla del límite K-T contiene esférulas de vidrio (Figura 18.2, abajo), y justo por encima de la arcilla hay una capa más fina que contiene iridio junto con fragmentos de cuarzo chocado. Sólo tiene unos pocos milímetros de espesor, pero en total contiene más de un kilómetro cúbico de cuarzo chocado sólo en Norteamérica. La zona de cuarzo chocado se extiende hacia el oeste hasta el fondo del Océano Pacífico, pero el cuarzo chocado es raro en las rocas del límite K-T en otros lugares: algunos fragmentos muy diminutos aparecen en yacimientos europeos. Todas estas pruebas implican que el impacto del K-T se produjo en América del Norte o cerca de ella, y que el iridio procedía del asteroide vaporizado y el cuarzo chocado de las rocas continentales contra las que chocó.
El cráter del impacto del K-T ya ha sido encontrado. Se trata de una estructura geológica con forma de huevo llamada Chicxulub, profundamente enterrada bajo los sedimentos de la península mexicana de Yucatán (Figura 18.3). La estructura tiene unos 180 km de diámetro, una de las mayores estructuras de impacto identificadas hasta ahora con seguridad en la Tierra. Un pozo perforado en la estructura de Chicxulub dio con 380 metros (más de 1000 pies) de roca ígnea con una química extraña. Esa química podría haberse generado al fundir una mezcla de las rocas sedimentarias de la región. La roca ígnea bajo Chicxulub contiene altos niveles de iridio, y su edad es de 65 Ma, coincidiendo exactamente con el límite K-T.

Encima de la roca ígnea se encuentra una masa de roca rota, probablemente las mayores partículas de escombros supervivientes que cayeron sobre el cráter sin fundirse, y encima hay sedimentos normales que se formaron lentamente para rellenar el cráter en los mares tropicales poco profundos que cubrían la zona de impacto.
Los cráteres de impacto bien conocidos suelen tener tektitas asociadas a ellos, así como cuarzo chocado y pequeñas esférulas de vidrio. Las tektitas son cuentas de vidrio de mayor tamaño con formas y texturas superficiales inusuales. Se forman cuando las rocas se funden instantáneamente y salen despedidas de los lugares de impacto en forma de grandes gotas de vidrio fundido, y luego se enfrían mientras giran en el aire.
Haití estaba a unos 800 km de Chicxulub a finales del Cretácico (Figura 18.3). En Beloc y otras localidades de Haití, el límite K-T está marcado por una capa límite de arcilla normal pero gruesa (30 cm) que consiste principalmente en esférulas de vidrio (Figura 18.2). La arcilla está recubierta por una capa de turbidita, material de deslizamiento submarino que contiene grandes fragmentos de roca. Algunos de los fragmentos parecen corteza oceánica destrozada, pero también hay piezas esféricas de vidrio amarillo y negro de hasta 8 mm de diámetro que son inequívocamente tektitas. Al parecer, las tektitas de Beloc se formaron a unos 1.300 °C a partir de dos tipos de roca diferentes, y están datadas con precisión en 65 Ma. Las tektitas negras se formaron a partir de rocas volcánicas continentales y las amarillas a partir de sedimentos evaporíticos con un alto contenido en sulfato y carbonato. Las rocas de Yucatán en torno a Chicxulub están formadas predominantemente por exactamente esta mezcla de rocas, y las rocas ígneas bajo Chicxulub tienen una química de una mezcla de ambas. Por encima de la turbidita viene una fina capa de arcilla roja de sólo unos 5-10 mm de espesor que contiene iridio y cuarzo chocado.
Uno puede explicar gran parte de esta evidencia de la siguiente manera: un asteroide chocó en Chicxulub, golpeando un montón de sedimentos gruesos en un mar poco profundo. El impacto fundió gran parte de la corteza local y expulsó material fundido hacia el exterior desde una profundidad de hasta 14 km bajo la superficie. Pequeñas esférulas de vidrio fundido fueron lanzadas al aire en un ángulo poco profundo, y cayeron sobre una gigantesca zona que se extendió hacia el noreste hasta Haití, a varios cientos de kilómetros de distancia, y hacia el noroeste hasta Colorado. A continuación, el material más fino, que había sido lanzado a la atmósfera o al espacio, cayó más lentamente sobre los fragmentos más gruesos.

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La forma de huevo del cráter de Chicxulub muestra que el asteroide chocó con un ángulo poco profundo, de unos 20° a 30°, esparciendo más restos hacia el noroeste que en otras direcciones. Esto explica, en particular, el tremendo daño que sufrió el continente norteamericano y la distribución sesgada del cuarzo impactado en el Pacífico.
Otros yacimientos del Caribe occidental sugieren que los sedimentos de aguas profundas, normalmente tranquilos, fueron drásticamente alterados justo al final del Cretácico, y los sedimentos alterados tienen la capa de iridio justo encima. En muchos yacimientos del norte de México y Texas, y en dos yacimientos perforados en el fondo del Golfo de México, hay signos de una gran perturbación en el océano en el límite K-T. En algunos lugares, los sedimentos perturbados del fondo marino contienen fósiles de hojas frescas y madera de plantas terrestres, junto con tektitas datadas en 65 Ma (Figura 18.4). Alrededor del Caribe y en yacimientos de la costa atlántica oriental de Estados Unidos, los sedimentos cretácicos existentes fueron arrancados y asentados de nuevo en un montón desordenado que también contiene esférulas de vidrio de diferentes químicas, fragmentos de cuarzo chocado y una espiga de iridio. Todo ello implica que un gran tsunami o maremoto afectó al margen oceánico de la época, arrastrando las plantas terrestres frescas hacia el mar y arrancando los sedimentos del fondo marino que habían permanecido inalterados durante millones de años. La extraña mezcla de rocas resultante se ha denominado «el cóctel Cretácico-Terciario».
Una vez identificado Chicxulub, se pudo calcular que el cuarzo chocado había sido lanzado en un chorro de alto ángulo desde el impacto. Esta primera bola de fuego caliente lanzó restos vaporizados y fundidos (incluyendo esférulas de vidrio e iridio) a lo alto de la atmósfera para que se depositaran en último lugar y de forma global mientras descendían lentamente. Los fragmentos más grandes, sólidos y fundidos, salieron despedidos hacia fuera en ángulos más bajos, pero no muy lejos, y se depositaron primero y localmente (¡unos 15 minutos de viaje hasta Colorado!). Al mismo tiempo, los fragmentos más pequeños, incluido el cuarzo chocado, fueron expulsados hacia arriba entre la bola de fuego caliente y los fragmentos más grandes, y se depositaron en segundo lugar y a nivel regional (unos 30 minutos para llegar a Colorado). La energía del impacto, por comparación con las explosiones de las bombas de hidrógeno, fue de unos 100 millones de megatones.

¿Una gigantesca erupción volcánica?

Exactamente en el límite K-T, una nueva pluma (capítulo 6) se abría paso a través de la corteza cerca del límite de placas entre India y África. Enormes cantidades de basalto inundaron lo que hoy es la meseta del Decán, en el oeste de la India, para formar enormes lechos de lava llamados las Trampas del Decán. Una enorme extensión de ese flujo de lava al otro lado del límite de la placa se encuentra ahora bajo el agua en el Océano Índico (Figuras 18.3 y 18.5). Las Trampas del Decán cubren ahora 500.000 km2 (unas 200.000 millas cuadradas), pero pueden haber cubierto cuatro veces más antes de que la erosión las eliminara de algunas zonas. Tienen un volumen superviviente de 1 millón de km3 (240.000 millas cúbicas) y tienen más de 2 km de espesor en algunos lugares. Todo el volumen volcánico que entró en erupción, incluidas las lavas submarinas, fue mucho mayor que esto (Figura 18.5).
Además, las erupciones del Decán comenzaron repentinamente justo antes del límite K-T. El pico de las erupciones puede haber durado sólo alrededor de un millón de años (± 50%), pero ese corto tiempo se extendió a lo largo del límite K-T. La tasa de erupción fue al menos 30 veces superior a la de las erupciones hawaianas actuales, incluso suponiendo que fuera continua durante un millón de años; si la erupción fuera más corta o espasmódica, las tasas de erupción habrían sido mucho mayores. Las Trampas del Decán probablemente entraron en erupción como flujos de lava y fuentes como las del Kilauea, más que en gigantescas erupciones explosivas como la del Krakatau. Pero las estimaciones de las fuentes de fuego generadas por erupciones de la escala de las Trampas del Decán sugieren que los aerosoles y la ceniza habrían sido fácilmente transportados a la estratosfera. La pluma del Decán sigue activa; su punto caliente se encuentra ahora bajo la isla volcánica de Reunión, en el océano Índico.
Por lo tanto, hay pruebas sólidas de erupciones volcánicas de corta duración pero gigantescas en el límite K-T. Algunas personas han intentado explicar todas las características de las rocas del límite K-T como resultado de estas erupciones. Pero la evidencia de un impacto extraterrestre es tan fuerte que es una pérdida de tiempo tratar de explicar esa evidencia como efectos volcánicos. Deberíamos concentrarnos, en cambio, en el hecho de que el límite K-T coincidió con dos acontecimientos muy dramáticos. Las Trampas del Decán se encuentran al otro lado del límite K-T y se formaron en lo que obviamente fue un evento importante en la historia de la Tierra. El impacto del asteroide fue exactamente en el límite K-T. Ciertamente, algo dramático ocurrió con la vida en la Tierra, porque los geólogos han definido el límite K-T y el final de la Era Mesozoica sobre la base de una gran extinción de criaturas en la tierra y en el mar. El impacto de un asteroide, o una serie de gigantescas erupciones, o ambas cosas, habrían tenido importantes efectos globales sobre la atmósfera y el clima.
Existe la sensación, sobre todo entre los científicos físicos, de que si podemos demostrar que se produjo una catástrofe física en el límite K-T, tenemos una explicación automática para las extinciones K-T. Pero esta conexión tiene que ser demostrada, no sólo asumida. Todavía tenemos que preguntarnos qué catástrofe, si es que hubo alguna, causó las extinciones del K-T, y si es así, cómo…

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