Un asteroide di 1.Un asteroide di 5 chilometri, intatto o in pezzi, potrebbe essersi schiantato contro una calotta di ghiaccio appena 13.000 anni fa.
NASA SCIENTIFIC VISUALIZATION STUDIO
In un luminoso giorno di luglio di 2 anni fa, Kurt Kjær era in un elicottero che sorvolava il nord-ovest della Groenlandia: una distesa di ghiaccio, bianca e scintillante. Presto, il suo obiettivo entrò in vista: Il ghiacciaio Hiawatha, una lastra di ghiaccio che si muove lentamente, spessa più di un chilometro. Avanza sull’Oceano Artico non in una parete dritta, ma in un vistoso semicerchio, come se si riversasse fuori da un bacino. Kjær, un geologo del Museo di Storia Naturale della Danimarca a Copenhagen, sospettava che il ghiacciaio nascondesse un segreto esplosivo. L’elicottero è atterrato vicino al fiume in piena che drena il ghiacciaio, spazzando via le rocce da sotto di esso. Kjær aveva 18 ore per trovare i cristalli minerali che avrebbero confermato i suoi sospetti. Nascosto sotto Hiawatha c’è un cratere da impatto largo 31 chilometri, abbastanza grande da inghiottire Washington, D.C., riferiscono oggi Kjær e 21 coautori in un articolo su Science Advances. Il cratere è stato lasciato quando un asteroide di ferro di 1,5 chilometri di diametro ha colpito la Terra, forse negli ultimi 100.000 anni.
Anche se non è così cataclismico come l’impatto di Chicxulub, che ha scavato un cratere di 200 chilometri di larghezza in Messico circa 66 milioni di anni fa, l’impatto di Hiawatha potrebbe aver lasciato un’impronta nella storia del pianeta. La tempistica è ancora in discussione, ma alcuni ricercatori del team di scoperta credono che l’asteroide abbia colpito in un momento cruciale: circa 13.000 anni fa, proprio mentre il mondo si stava scongelando dall’ultima era glaciale. Questo significherebbe che si è schiantato sulla Terra quando i mammut e altri megafauna erano in declino e le persone si stavano diffondendo in tutto il Nord America.
L’impatto sarebbe stato uno spettacolo per chiunque entro 500 chilometri. Una palla di fuoco bianca quattro volte più grande e tre volte più luminosa del sole avrebbe attraversato il cielo. Se l’oggetto avesse colpito una lastra di ghiaccio, avrebbe scavato un tunnel fino alla roccia, vaporizzando l’acqua e la pietra in un lampo. L’esplosione risultante ha imballato l’energia di 700 bombe nucleari da 1 megatone, e anche un osservatore a centinaia di chilometri di distanza avrebbe sperimentato un’onda d’urto, un tuono mostruoso e venti di forza uragano. Più tardi, i detriti di roccia potrebbero essere piovuti sul Nord America e sull’Europa, e il vapore rilasciato, un gas serra, potrebbe aver riscaldato localmente la Groenlandia, sciogliendo ancora più ghiaccio.
La notizia della scoperta dell’impatto ha risvegliato un vecchio dibattito tra gli scienziati che studiano il clima antico. Un impatto massiccio sulla calotta glaciale avrebbe mandato l’acqua di fusione a riversarsi nell’Oceano Atlantico, interrompendo potenzialmente il nastro trasportatore delle correnti oceaniche e facendo precipitare le temperature, soprattutto nell’emisfero settentrionale. “Cosa avrebbe significato per le specie o la vita in quel momento? È un’enorme domanda aperta”, dice Jennifer Marlon, una paleoclimatologa della Yale University.
Un decennio fa, un piccolo gruppo di scienziati ha proposto uno scenario simile. Stavano cercando di spiegare un evento di raffreddamento, lungo più di 1000 anni, chiamato Younger Dryas, iniziato 12.800 anni fa, mentre l’ultima era glaciale stava finendo. La loro controversa soluzione era di invocare un agente extraterrestre: l’impatto di una o più comete. I ricercatori hanno proposto che oltre a cambiare la piombatura del Nord Atlantico, l’impatto ha anche acceso incendi in due continenti che hanno portato all’estinzione di grandi mammiferi e la scomparsa del popolo Clovis, cacciatore di mammut, del Nord America. Il gruppo di ricerca ha raccolto prove suggestive ma inconcludenti, e pochi altri scienziati erano convinti. Ma l’idea ha catturato l’immaginazione del pubblico nonostante un’ovvia limitazione: Nessuno poteva trovare un cratere da impatto.
I sostenitori di un impatto del Dryas più giovane ora si sentono rivendicati. “Prevedo inequivocabilmente che questo cratere ha la stessa età del Dryas più giovane”, dice James Kennett, un geologo marino dell’Università della California, Santa Barbara, uno dei sostenitori originari dell’idea.
Ma Jay Melosh, un esperto di crateri da impatto alla Purdue University di West Lafayette, Indiana, dubita che il colpo sia stato così recente. Statisticamente, impatti delle dimensioni di Hiawatha si verificano solo ogni pochi milioni di anni, dice, e quindi la possibilità di uno solo 13.000 anni fa è piccola. Non importa chi ha ragione, la scoperta darà munizioni ai teorici dell’impatto dello Younger Dryas e trasformerà l’impattatore Hiawatha in un altro tipo di proiettile. “Questa è una patata bollente”, dice Melosh a Science. “Sei consapevole che stai per scatenare una tempesta di fuoco?”
È iniziato con un buco. Nel 2015, Kjær e un collega stavano studiando una nuova mappa dei contorni nascosti sotto il ghiaccio della Groenlandia. Basandosi sulle variazioni di profondità del ghiaccio e sui modelli di flusso superficiale, la mappa offriva un suggerimento grossolano della topografia del letto roccioso, compreso l’accenno a un buco sotto Hiawatha. Chiamato Agpalilik, inuit per “l’uomo”, la roccia di 20 tonnellate è un frammento di un meteorite ancora più grande, il Capo York, trovato a pezzi nella Groenlandia nord-occidentale dagli esploratori occidentali, ma usato a lungo dagli Inuit come fonte di ferro per punte di arpioni e strumenti. Kjær si è chiesto se il meteorite potrebbe essere un residuo di un impatto che ha scavato la caratteristica circolare sotto Hiawatha. Ma non era ancora sicuro che fosse un cratere da impatto. Aveva bisogno di vederlo più chiaramente con il radar, che può penetrare il ghiaccio e riflettere la roccia.
Il team di Kjær ha iniziato a lavorare con Joseph MacGregor, un glaciologo del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, che ha scovato dati radar d’archivio. MacGregor ha scoperto che gli aerei della NASA spesso sorvolavano il sito mentre andavano a sorvegliare il ghiaccio marino artico, e gli strumenti erano a volte accesi, in modalità test, mentre uscivano. “Le immagini radar mostravano più chiaramente quello che sembrava il bordo di un cratere, ma erano ancora troppo confuse al centro. Molte caratteristiche sulla superficie terrestre, come le caldere vulcaniche, possono mascherarsi da cerchi. Ma solo i crateri da impatto contengono picchi centrali e anelli di picco, che si formano al centro di un cratere appena nato quando – come il tonfo di una pietra in uno stagno – la roccia fusa rimbalza subito dopo un colpo. Per cercare queste caratteristiche, i ricercatori avevano bisogno di una missione radar dedicata.
Casualmente, l’Istituto Alfred Wegener per la ricerca polare e marina a Bremerhaven, in Germania, aveva appena acquistato un radar di nuova generazione che penetra il ghiaccio da montare sulle ali e sul corpo del loro aereo Basler, un DC-3 a due eliche adattato che è un cavallo di battaglia della scienza artica. Ma avevano anche bisogno di finanziamenti e di una base vicino a Hiawatha.
Kjær si è occupato dei soldi. Le agenzie di finanziamento tradizionali sarebbero state troppo lente, o inclini a far trapelare la loro idea, pensò. Così fece una petizione alla Fondazione Carlsberg di Copenhagen, che usa i profitti delle sue vendite globali di birra per finanziare la scienza. MacGregor, da parte sua, ha arruolato i colleghi della NASA per convincere l’esercito americano a lasciarli lavorare fuori dalla base aerea di Thule, un avamposto della guerra fredda nel nord della Groenlandia, dove i membri tedeschi del team hanno cercato di ottenere il permesso di lavorare per 20 anni. “Ho avuto scienziati tedeschi in pensione, molto seri, che mi mandavano emoji con la faccia felice”, dice MacGregor.
NASA e aerei tedeschi hanno usato il radar per vedere i contorni di un cratere da impatto sotto il ghiaccio del ghiacciaio Hiawatha.
JOHN SONNTAG/NASA
Tre voli, nel maggio 2016, hanno aggiunto 1600 chilometri di dati freschi da decine di transiti sul ghiaccio e la prova che Kjær, MacGregor e il loro team erano su qualcosa. Il radar ha rivelato cinque protuberanze prominenti nel centro del cratere, indicando un picco centrale alto circa 50 metri. E in un segno di un impatto recente, il fondo del cratere è eccezionalmente frastagliato. Se l’asteroide avesse colpito prima di 100.000 anni fa, quando l’area era priva di ghiaccio, l’erosione del ghiaccio che si scioglie più all’interno avrebbe raschiato il cratere liscio, dice MacGregor. I segnali radar hanno anche mostrato che gli strati profondi di ghiaccio erano confusi – un altro segno di un impatto recente. I modelli stranamente disturbati, dice MacGregor, suggeriscono “lo strato di ghiaccio non si è equilibrato con la presenza di questo cratere da impatto.”
Ma il team voleva prove dirette per superare lo scetticismo che sapevano avrebbe salutato un reclamo per un massiccio cratere giovane, uno che sembrava sfidare le probabilità di quanto spesso accadono grandi impatti. Ed è per questo che Kjær si è trovato, in quel luminoso giorno di luglio del 2016, a campionare freneticamente rocce lungo tutta la mezzaluna di terreno che circonda la faccia di Hiawatha. La sua fermata più cruciale fu al centro del semicerchio, vicino al fiume, dove raccolse sedimenti che sembravano provenire dall’interno del ghiacciaio. È stato frenetico, dice – “uno di quei giorni in cui controlli i tuoi campioni, cadi sul letto e non ti alzi per un po’ di tempo.”
In quella zona, la squadra di Kjær ha chiuso il suo caso. Setacciando la sabbia, Adam Garde, un geologo del Geological Survey of Denmark and Greenland a Copenaghen, ha trovato grani di vetro forgiati a temperature più alte di quelle che può generare un’eruzione vulcanica. Più importante, ha scoperto cristalli di quarzo sconvolti. I cristalli contenevano un caratteristico motivo a bande che può essere formato solo nelle intense pressioni di impatti extraterrestri o armi nucleari. Il quarzo rende il caso, dice Melosh. “Sembra abbastanza buono. Tutte le prove sono abbastanza convincenti.”
Ora, il team deve capire esattamente quando è avvenuta la collisione e come ha influenzato il pianeta.
Il Giovane Dryas, che prende il nome da un piccolo fiore artico bianco e giallo che fioriva durante l’ondata di freddo, ha affascinato a lungo gli scienziati. Fino a quando il riscaldamento globale provocato dall’uomo non è iniziato, quel periodo ha regnato come una delle più forti oscillazioni di temperatura recenti sulla Terra. Quando l’ultima era glaciale è tramontata, circa 12.800 anni fa, le temperature in alcune parti dell’emisfero settentrionale sono crollate di ben 8°C, fino ai valori dell’era glaciale. Sono rimaste così per più di 1000 anni, trasformando le foreste che avanzavano in tundra.
La causa scatenante potrebbe essere stata un’interruzione del nastro trasportatore delle correnti oceaniche, compresa la Corrente del Golfo che porta il calore verso nord dai tropici. In un articolo del 1989 su Nature, Kennett, insieme a Wallace Broecker, uno scienziato del clima presso il Lamont-Doherty Earth Observatory della Columbia University, e altri, ha spiegato come l’acqua di fusione delle lastre di ghiaccio che si ritirano potrebbe aver spento il trasportatore. Quando l’acqua calda dai tropici viaggia verso nord in superficie, si raffredda mentre l’evaporazione la rende più salata. Entrambi i fattori aumentano la densità dell’acqua finché non sprofonda nell’abisso, aiutando a guidare il trasportatore. L’aggiunta di un impulso di acqua dolce meno densa potrebbe frenare il fenomeno. I ricercatori del paleoclima hanno ampiamente approvato l’idea, anche se le prove di una tale inondazione sono state carenti fino a poco tempo fa.
Poi, nel 2007, Kennett ha suggerito un nuovo innesco. Ha collaborato con gli scienziati guidati da Richard Firestone, un fisico del Lawrence Berkeley National Laboratory in California, che ha proposto un colpo di cometa nel momento chiave. Esplodendo sopra lo strato di ghiaccio che copre il Nord America, la cometa o le comete avrebbero gettato polvere che blocca la luce nel cielo, raffreddando la regione. Più a sud, i proiettili infuocati avrebbero incendiato le foreste, producendo fuliggine che ha approfondito l’oscurità e il raffreddamento. L’impatto potrebbe anche aver destabilizzato il ghiaccio e scatenato l’acqua di fusione che avrebbe interrotto la circolazione atlantica.
Il caos climatico, il team ha suggerito, potrebbe spiegare perché gli insediamenti Clovis si sono svuotati e la megafauna è scomparsa subito dopo. Ma le prove erano scarse. Firestone e i suoi colleghi hanno segnalato sottili strati di sedimenti in decine di siti archeologici del Nord America. Quei sedimenti sembravano contenere tracce geochimiche di un impatto extraterrestre, come un picco di iridio, l’elemento esotico che ha contribuito a cementare il caso di un impatto Chicxulub. Gli strati hanno anche prodotto minuscole perle di vetro e ferro – possibili detriti meteoritici – e pesanti carichi di fuliggine e carbone, che indicano gli incendi.
La squadra ha incontrato critiche immediate. Il declino dei mammut, dei bradipi giganti e di altre specie era iniziato ben prima del Dryas più giovane. Inoltre, gli archeologi hanno detto che non esisteva alcun segno di una moria umana in Nord America. Il popolo nomade Clovis non sarebbe rimasto a lungo in nessun sito. Le punte di lancia distintive che hanno segnato la loro presenza probabilmente sono scomparse non perché la gente si è estinta, ma piuttosto perché quelle armi non erano più utili una volta che i mammut sono diminuiti, dice Vance Holliday, un archeologo dell’Università dell’Arizona a Tucson. L’ipotesi dell’impatto stava cercando di risolvere problemi che non avevano bisogno di essere risolti.
Anche le prove geochimiche hanno cominciato ad erodersi. Gli scienziati esterni non potevano rilevare il picco di iridio nei campioni del gruppo. Le perle erano reali, ma erano abbondanti in molti tempi geologici, e la fuliggine e il carbone non sembravano avere un picco al tempo del Dryas più giovane. “Hanno elencato tutte queste cose che non sono del tutto sufficienti”, dice Stein Jacobsen, un geochimico dell’Università di Harvard che studia i crateri. I suoi sostenitori hanno continuato a studiare il presunto strato di detriti in altri siti in Europa e in Medio Oriente. Hanno anche riferito di aver trovato diamanti microscopici in diversi siti che, dicono, potrebbero essersi formati solo da un impatto. (Ricercatori esterni mettono in dubbio le affermazioni sui diamanti.)
Ora, con la scoperta del cratere Hiawatha, “penso che abbiamo la pistola fumante”, dice Wendy Wolbach, un geochimico della De-Paul University di Chicago, Illinois, che ha fatto un lavoro sugli incendi durante l’epoca.
L’impatto avrebbe sciolto 1500 gigatoni di ghiaccio, stima il team – circa quanto ghiaccio ha perso l’Antartide a causa del riscaldamento globale negli ultimi dieci anni. L’effetto serra locale dal vapore rilasciato e il calore residuo nella roccia del cratere avrebbe aggiunto ulteriore fusione. Gran parte di quell’acqua dolce potrebbe essere finita nel vicino Mare del Labrador, un sito primario che pompa la circolazione rovesciata dell’Oceano Atlantico. “Questo potrebbe potenzialmente perturbare la circolazione”, dice Sophia Hines, una paleoclimatologa marina al Lamont-Doherty.
Pericoloso della controversia precedente, Kjær non appoggia questo scenario. “Non mi metto davanti a quel carrozzone”, dice. Ma nelle bozze del documento, ammette, il team ha esplicitamente chiamato fuori una possibile connessione tra l’impatto di Hiawatha e il Dryas più giovane.
I modelli a bande nel quarzo minerale sono diagnostici delle onde d’urto di un impatto extraterrestre.
ADAM GARDE, GEUS
La prova inizia con il ghiaccio. Nelle immagini radar, la graniglia di lontane eruzioni vulcaniche fa risaltare alcuni dei confini tra gli strati stagionali come riflessi luminosi. Questi strati luminosi possono essere abbinati agli stessi strati di graniglia in carote di ghiaccio catalogate e datate da altre parti della Groenlandia. Usando questa tecnica, il team di Kjær ha scoperto che la maggior parte del ghiaccio di Hiawatha è perfettamente stratificato negli ultimi 11.700 anni. Ma nel ghiaccio più vecchio e disturbato sottostante, i riflessi luminosi scompaiono. Tracciando gli strati profondi, il team ha abbinato il guazzabuglio con il ghiaccio superficiale ricco di detriti sul bordo di Hiawatha che è stato precedentemente datato a 12.800 anni fa. “Era abbastanza auto-consistente che il flusso di ghiaccio è stato pesantemente disturbato durante o prima del Dryas più giovane”, dice MacGregor.
Altre linee di prova suggeriscono anche Hiawatha potrebbe essere l’impatto del Dryas più giovane. Nel 2013, Jacobsen ha esaminato una carota di ghiaccio dal centro della Groenlandia, a 1000 chilometri di distanza. Si aspettava di mettere a tacere la teoria dell’impatto dello Younger Dryas mostrando che, 12.800 anni fa, i livelli di metalli che gli impatti degli asteroidi tendono a diffondere non hanno avuto un picco. Invece, ha trovato un picco nel platino, simile a quelli misurati in campioni dal sito del cratere. “Questo suggerisce una connessione con il Dryas più giovane”, dice Jacobsen.
Per Broecker, le coincidenze si sommano. All’inizio era stato incuriosito dall’articolo di Firestone, ma si è rapidamente unito alla schiera degli scettici. I sostenitori dell’impatto dello Younger Dryas vi attribuiscono troppe cose, dice: gli incendi, l’estinzione della megafauna, l’abbandono dei siti Clovis. “Ci hanno messo una cattiva luce”. Ma il picco di platino trovato da Jacobsen, seguito dalla scoperta di Hiawatha, lo ha fatto ricredere. “Deve essere la stessa cosa”, dice.
Anche se nessuno può essere sicuro dei tempi. Gli strati disturbati potrebbero riflettere nient’altro che le normali sollecitazioni nelle profondità dello strato di ghiaccio. “Sappiamo fin troppo bene che il ghiaccio più vecchio può essere perso per taglio o fusione alla base”, dice Jeff Severinghaus, un paleoclimatologo della Scripps Institution of Oceanography di San Diego, California. Richard Alley, un glaciologo della Pennsylvania State University a University Park, crede che l’impatto sia molto più vecchio di 100.000 anni e che un lago subglaciale possa spiegare le strane texture vicino alla base del ghiaccio. “Il flusso di ghiaccio su laghi che crescono e si restringono, interagendo con la topografia ruvida, potrebbe aver prodotto strutture abbastanza complesse”, dice Alley.
Un impatto recente dovrebbe anche aver lasciato il segno nella mezza dozzina di carote di ghiaccio profonde scavate in altri siti in Groenlandia, che documentano i 100.000 anni di storia dell’attuale strato di ghiaccio. Eppure nessuna mostra il sottile strato di macerie che un colpo delle dimensioni di Hiawatha avrebbe dovuto sollevare. “Si dovrebbe davvero vedere qualcosa”, dice Severinghaus.
Brandon Johnson, uno scienziato planetario della Brown University, non è così sicuro. Dopo aver visto una bozza dello studio, Johnson, che modella impatti su lune ghiacciate come Europa ed Encelado, ha usato il suo codice per ricreare un impatto di un asteroide su uno spesso strato di ghiaccio. Un impatto scava un cratere con un picco centrale come quello visto a Hiawatha, ha trovato, ma il ghiaccio sopprime la diffusione dei detriti rocciosi. “I primi risultati sono che va molto meno lontano”, dice Johnson.
Nel 2016, Kurt Kjær ha cercato prove di un impatto nella sabbia lavata fuori da sotto il ghiacciaio Hiawatha. Avrebbe trovato perle vitree e cristalli di quarzo sconvolti.
SVEND FUNDER
Anche se l’asteroide ha colpito al momento giusto, potrebbe non aver scatenato tutti i disastri previsti dai sostenitori dell’impatto di Younger Dryas. “È troppo piccolo e troppo lontano per uccidere i mammiferi del Pleistocene negli Stati Uniti continentali”, dice Melosh. E come un impatto potrebbe accendere le fiamme in una regione così fredda e sterile è difficile da capire. “Non riesco a immaginare come qualcosa di simile a questo impatto, in questa posizione, possa aver causato incendi massicci in Nord America”, dice Marlon.
Potrebbe anche non aver innescato il Dryas più giovane. Le carote di sedimenti oceanici non mostrano alcuna traccia di un’ondata di acqua dolce nel Labrador Sea dalla Groenlandia, dice Lloyd Keigwin, un paleoclimatologo della Woods Hole Oceanographic Institution in Massachusetts. Le migliori prove recenti, aggiunge, suggeriscono invece un’inondazione nell’Oceano Artico attraverso il Canada occidentale.
Un innesco esterno potrebbe essere inutile in ogni caso, dice Alley. Durante l’ultima era glaciale, l’Atlantico del Nord ha visto altri 25 periodi di raffreddamento, probabilmente innescati da interruzioni della circolazione di rovesciamento dell’Atlantico. Nessuno di questi periodi, noti come eventi Dansgaard-Oeschger (D-O), è stato grave come il Dryas più giovane, ma la loro frequenza suggerisce che un ciclo interno ha giocato un ruolo anche nel Dryas più giovane. Anche Broecker concorda che l’impatto non è stato la causa finale del raffreddamento. Se gli eventi D-O rappresentano brusche transizioni tra due stati regolari dell’oceano, dice, “si potrebbe dire che l’oceano si stava avvicinando all’instabilità e in qualche modo questo evento l’ha fatto cadere.”
Ancora, la storia completa di Hiawatha si riduce alla sua età. Anche un cratere da impatto esposto può essere una sfida per la datazione, che richiede di catturare il momento in cui l’impatto ha alterato le rocce esistenti – non l’età originale dell’impatto o del suo obiettivo. Il team di Kjær ci ha provato. Hanno sparato il laser sulle sferule vitree per rilasciare argon per la datazione, ma i campioni erano troppo contaminati. I ricercatori stanno ispezionando un cristallo blu del minerale apatite per le linee lasciate dal decadimento dell’uranio, ma è un colpo lungo. Il team ha anche trovato tracce di carbonio in altri campioni, che un giorno potrebbero fornire una data, dice Kjær. Ma la risposta definitiva potrebbe richiedere la perforazione attraverso il ghiaccio fino al pavimento del cratere, alla roccia che si è sciolta nell’impatto, resettando il suo orologio radioattivo. Con campioni abbastanza grandi, i ricercatori dovrebbero essere in grado di stabilire l’età di Hiawatha.
Data la posizione remota, una spedizione di perforazione nel buco in cima al mondo sarebbe costosa. Ma la comprensione della storia recente del clima – e ciò che un impatto gigantesco può fare al pianeta – è in gioco. “Qualcuno deve andare a perforare lì dentro”, dice Keigwin. “Questo è tutto quello che c’è da fare.”