Alla ricerca di un cratere d’impatto in Groenlandia

Kurt Kjær su un elicottero sorvolava la Groenlandia nord-occidentale: una distesa di ghiaccio, pura, bianca e scintillante per arrivare al suo obiettivo: il ghiacciaio Hiawatha, una lastra di ghiaccio che si muoveva lentamente per più di un chilometro. Avanza sull’Oceano Artico non in parete diritta, ma in un evidente semicerchio, quasi fuoriuscito da un bacino. Kjær, geologo del Museo di storia naturale di Copenaghen, sospettava che il ghiacciaio nascondesse un segreto. L’elicottero atterrò vicino al fiume in piena che drena il ghiacciaio, e Kjær aveva 18 ore per trovare i cristalli minerali che confermassero i suoi sospetti. Nascosto sotto Hiawatha c’è un cratere da impatto di 31 chilometri di larghezza, abbastanza grande da inghiottire Washington, DC , Kjær e 21 co-autori. Il cratere è stato lasciato da un asteroide di ferro di 1,5 chilometri schiantatosi sulla Terra, probabilmente negli ultimi 100.000 anni. Anche se non così catastrofico quanto l’impatto del Chicxulub che uccide i dinosauri , scavando un cratere di 200 chilometri in Messico circa 66 milioni di anni fa, anche l’impattatore Hiawatha potrebbe aver lasciato un’impronta nella storia del pianeta. E’ ancora in discussione, ma si ritiene che l’asteroide ha colpito in un momento cruciale: circa 13.000 anni fa, proprio mentre il mondo si stava liberando dall’ultima era glaciale. Ciò significherebbe che si è schiantato sulla Terra quando mammut e altra megafauna erano in declino e le popolazioni si stavano diffondendo in tutto il Nord America. L’impatto sarebbe stato uno spettacolo per chiunque nel raggio di 500 chilometri. Una palla di fuoco bianca quattro volte più grande e tre volte più luminosa di quella che il Sole avrebbe attraversato il cielo. Se l’oggetto colpisse una lastra di ghiaccio, sarebbe passata attraverso il tunnel fino alla roccia, vaporizzando acqua e pietra in un attimo. L’esplosione risultante riempirebbe l’energia di 700 bombe nucleari da 1 megaton, e anche un osservatore a centinaia di chilometri di distanza avrebbe sperimentato un’onda d’urto inquinante, un mostruoso lampo di tuono e venti da uragano. In seguito, i detriti rocciosi avrebbero potuto piovere sul Nord America e in Europa, e il vapore rilasciato, un gas serra, avrebbe potuto riscaldare localmente la Groenlandia, sciogliendo ancora più ghiaccio. La scoperta dell’impatto ha risvegliato un vecchio dibattito tra gli scienziati che studiano il clima antico. Un enorme impatto sulla calotta di ghiaccio avrebbe inviato acqua di fusione nell’oceano Atlantico, interrompendo potenzialmente il “ cosiddetto nastro trasportatore” delle correnti oceaniche e facendo precipitare le temperature, soprattutto nell’emisfero settentrionale. “Cosa significherebbe per le specie o la vita in quel momento? È un’enorme questione aperta, – dice Jennifer Marlon, paleoclimatologa alla Yale University.” Un decennio fa, un piccolo gruppo di scienziati stava cercando di spiegare un evento di raffreddamento, lungo più di 1000 anni, chiamato Younger Dryas, che iniziò 12.800 anni fa, mentre l’ultima era glaciale stava finendo. La loro soluzione controversa era di invocare un agente extraterrestre: l’impatto di una o più comete. Oltre a cambiare le circolazioni nel Nord Atlantico, l’impatto avrebbe anche innescato gli incendi in due continenti portando all’estinzione di grandi mammiferi e alla scomparsa del popolo di Clovis nel Nord America. Il gruppo di ricerca forniva prove indicative ma inconcludenti e l’idea dell’asteroide catturò l’immaginazione del pubblico nonostante nessuno trovasse un cratere da impatto. I fautori dell’impatto di un Dryas più giovane ora invece trovano conferme. “Prevedevo che questo cratere avesse la stessa età del Dryas giovane,- afferma James Kennett, geologo marino dell’Università della California, Santa Barbara, sostenitore dell’idea.” Jay Melosh, esperto di crateri d’impatto (Purdue University di West Lafayette_Indiana), dubita che sia stato così recente. Statisticamente, gli impatti delle dimensioni di Hiawatha si verificano solo ogni pochi milioni di anni, e quindi la possibilità di uno solo, 13.000 anni fa è piccola. La scoperta darà motivazioni ai teorici dell’impatto di Younger Dryas e trasformerà l’impattatore Hiawatha in un altro tipo di proiettile. “E’ una patata bollente, – dice Melosh – sei consapevole che stai per scatenare una tempesta di fuoco? Ma tutto 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 della profondità del ghiaccio e dei modelli di flusso superficiale, la mappa offriva una grossolana suggestione della topografia del substrato roccioso, incluso il suggerimento di un buco sotto Hiawatha. Kjær ricordava un enorme meteorite di ferro nel cortile del suo museo, vicino a dove parcheggia la sua bicicletta. Chiamato Agpalilik, Inuit per “The Man”, la roccia di 20 tonnellate è un frammento di un meteorite ancora più grande, il Cape York, trovato in pezzi sulla Groenlandia nord-occidentale dagli esploratori occidentali e, a lungo usato dagli Inuit come fonte di ferro per arpioni, consigli e strumenti. Kjær si chiedeva se il meteorite potesse essere un residuo di un impattatore che aveva scavato la caratteristica circolare sotto Hiawatha, ma non era ancora sicuro che fosse un cratere da impatto. C’era bisogno di vederlo più chiaramente con il radar, che penetra nel ghiaccio e riflette sulla roccia fresca. La squadra di Kjær lavorava con Joseph MacGregor, glaciologo – Goddard Space Flight Center- NASA- Greenbelt, nel Maryland, scoprendo i dati del radar di archivio. MacGregor così scoprì che gli aerei della NASA spesso sorvolavano il sito per ispezionare il ghiaccio marino artico, e gli strumenti a volte venivano accesi, in modalità test, in uscita. “E ‘stato un successo, – dice MacGregor – le immagini del radar mostravano più chiaramente quello che sembrava il bordo di un cratere, ma erano troppo confuse nel mezzo. Molte caratteristiche sulla superficie terrestre, come le caldere vulcaniche, possono mascherarsi come cerchi. Solo i crateri d’impatto contengono cime centrali e anelli di punta, che si formano al centro di un cratere appena nato. Per cercare quelle caratteristiche, si aveva perciò bisogno di una missione radar dedicata. Per coincidenza, l’Alfred Wegener Institute per la ricerca polare e marina a Bremerhaven, in Germania, aveva acquistato un radar di nuova generazione per penetrare il ghiaccio attraverso le ali e il corpo del loro velivolo Basler, DC-3 retrofittato a doppia elica, cavallo di battaglia della scienza artica. Avevano anche bisogno di finanziamenti e di una base vicina a Hiawatha.

Kjær si prese cura delle agenzie di finanziamento facendo una petizione alla Carlsberg Foundation di Copenaghen, che utilizza i profitti delle sue vendite globali di birra per finanziare la scienza. MacGregor, arruolò i colleghi della NASA per persuadere le forze armate statunitensi a lasciare che lavorassero dalla base aerea di Thule, avamposto della Guerra Fredda nel nord della Groenlandia, dove i membri tedeschi della squadra avevano cercato di ottenere il permesso di lavorare per 20 anni. “Mi ero ritirato, ma scienziati tedeschi molto seri m’inviavano emoji dalla faccia felice, -dice MacGregor– e la NASA insieme con gli aerei tedeschi usavano il radar per vedere i contorni di un cratere da impatto sotto il ghiaccio del ghiacciaio di Hiawatha”. Tre voli, a maggio 2016, aggiungono dati freschi derivati da decine di transiti attraverso il ghiaccio, a riprova del fatto che Kjær, MacGregor e il loro team avevano qualcosa in comune. Il radar rivela cinque protuberanze prominenti nel centro del cratere, indicando un picco centrale che sale per circa 50 metri. E segno di un impatto recente, mentre il fondo del cratere è eccezionalmente frastagliato. “Se l’asteroide avesse colpito più di 100.000 anni fa, – dice MacGregor– quando l’area era priva di ghiaccio, l’erosione causata dallo scioglimento dei ghiacci nell’entroterra avrebbe perlustrato il cratere liscio. I segnali radar mostrano che gli strati profondi di ghiaccio erano confusi, segno di un recente impatto. I modelli stranamente disturbati, dice MacGregor, suggeriscono che “la calotta glaciale non si è equilibrata con la presenza di questo cratere da impatto”. La squadra voleva prove dirette per superare lo scetticismo su di un massiccio cratere giovane, che sembrava sfidare le probabilità, cioè di quanto spesso accadono i grandi impatti. Per questo Kjær si è trovato, a luglio del 2016, a campionare freneticamente le rocce lungo tutta la mezzaluna di terreno che circonda il perimetro di Hiawatha. La sua fermata più importante era nel mezzo del semicerchio, vicino al fiume, dove raccoglieva sedimenti che sembravano provenire dall’interno del ghiacciaio. In quella spedizione, la squadra di Kjær ha chiuso il caso. Passando sulla sabbia, Adam Garde, geologo – Geological Survey – della Danimarca e della Groenlandia –Copenaghen-, trova dei granelli di vetro forgiati a temperature superiori a quelle che un’eruzione vulcanica può generare. In aggiunta scopre cristalli scioccati di quarzo. I cristalli contenevano un particolare motivo a bande che può essere formato solo nelle intense pressioni degli impatti extraterrestri o delle armi nucleari. “Il quarzo fa il caso, – dice Melosh– e sembra abbastanza buono, ma sono tutte le prove ad essere piuttosto convincenti.” Si deve capire esattamente quando si è verificata la collisione e come ha influenzato il pianeta. The Younger Dryas, (nome di un piccolo fiore artico bianco e giallo che fiorì durante lo schiocco freddo), ha a lungo affascinato gli scienziati. Fino a quando il riscaldamento globale guidato dall’uomo non si è instaurato, quel periodo ha regnato come una delle più recenti oscillazioni della temperatura sulla Terra. Con il calare dell’ultima era glaciale, circa 12.800 anni fa, le temperature in alcune parti dell’emisfero settentrionale sono crollate di ben 8°C, fino alle letture dell’era glaciale. Rimasero così per più di 1000 anni, trasformando la foresta in una tundra. La causa avrebbe potuto essere la rottura nel nastro trasportatore delle correnti oceaniche, tra cui la Corrente del Golfo che porta il calore verso nord dai tropici. Nel 1989 , Kennett con Wallace Broecker, climatologo all’Osservatorio della Terra_Lamont-Doherty _Columbia University, e altri, spiegano come l’acqua di fusione dei ghiacci in ritirata avrebbe potuto spegnere il trasportatore. Mentre l’acqua calda proveniente dai tropici viaggia verso nord sulla superficie, si raffredda mentre l’evaporazione la rende più salata. Entrambi i fattori aumentano la densità dell’acqua fino a quando non affonda nell’abisso, contribuendo a guidare il trasportatore. L’aggiunta di un impulso di acqua dolce meno densa potrebbe colpire i freni. Lavorando sul paleoclima venne sostenuta l’idea, anche se le prove di tale inondazione sono state carenti fino a poco tempo fa. Nel 2007, Kennett suggerì avendo collaborato con scienziati guidati da Richard Firestone, fisico del Lawrence Berkeley National Laboratory – California, che non erano arrivate comete al momento chiave. Esplodendo sulla calotta di ghiaccio che copriva il Nord America, la cometa o le comete avrebbero gettato polvere leggera nel cielo, raffreddando la regione. Più a sud, i proiettili infuocati avrebbero incendiato le foreste, producendo fuliggine che rendeva più profonda l’oscurità e il raffreddamento. L’impatto poteva destabilizzare il ghiaccio e scatenare l’acqua di disgelo che avrebbe interrotto la circolazione atlantica. Il caos climatico, potrebbe spiegare perché gli insediamenti di Clodoveo si svuotarono e la megafauna svanì poco dopo. le prove erano scarse. Firestone e colleghi contrassegnarono strati di sedimenti sottili in dozzine di siti archeologici nel Nord America. Quei sedimenti sembravano contenere tracce geochimiche di un impatto extraterrestre, come un picco in iridio, l’elemento esotico che ha contribuito a cementare il caso per un impatto Chicxulub. Gli strati producevano anche minuscole perle di vetro e ferro – possibili detriti meteoritici – e pesanti carichi di fuliggine e carbone, a indicare gli incendi. Ci furono immediate critiche . Il declino di mammut, bradipi giganti e altre specie era iniziato ben prima del Younger Dryas. Inoltre, non esisteva , a detta degli archeologi, alcun segno di un decesso umano in Nord America. La gente nomade di Clovis non sarebbe rimasta a lungo in nessun sito. Le punte di lancia distintive che segnavano la loro presenza probabilmente svanirono non perché la gente si estinse, ma piuttosto perché quelle armi non erano più utili una volta calpestati i mammut, – dice Vance Holliday, archeologo -Università dell’Arizona- Tucson. L’ipotesi dell’impatto stava cercando di risolvere problemi che non avevano bisogno di essere risolti. Anche le prove geochimiche cominciarono a erodersi. Gli scienziati esterni alla ricerca non riuscirono a rilevare il picco di iridio nei campioni del gruppo. Le perle erano reali, ma erano abbondanti in molti periodi geologici, e la fuliggine e il carbone non sembravano picchiettare al tempo del giovane Dryas. “Hanno elencato tutte cose che non sono sufficienti,- diceva Stein Jacobsen, geochimico dell’Università di Harvard che studia i crateri. Eppure l’ipotesi dell’impatto non è mai del tutto morta. I suoi sostenitori hanno continuato a studiare il presunto strato di detriti in altri siti in Europa e nel Medio Oriente. Hanno anche riferito di aver trovato diamanti microscopici in diversi siti che, si dice, potrebbero essere formati solo da un impatto. (I ricercatori esterni mettono in dubbio le affermazioni dei diamanti). “Con la scoperta del cratere di Hiawatha, penso che abbiamo motivazioni trainanti, -dice Wendy Wolbach, geochimico della De-Paul University di Chicago, Illinois-, che ha lavorato sugli incendi durante l’era. L’impatto avrebbe sciolto 1500 gigatonnellate di ghiaccio, stima del team, circa la stessa quantità di ghiaccio che l’Antartide ha perso a causa del riscaldamento globale negli ultimi dieci anni. L’effetto serra locale del vapore rilasciato e il calore residuo nella roccia del cratere avrebbero aggiunto più scioglimento. Gran parte di quella acqua dolce avrebbe potuto finire nel vicino Labrador Sea, un sito primario che pompava la circolazione capovolta dell’Oceano Atlantico. “Ciò potrebbe potenzialmente perturbare la circolazione, – dice Sophie Hines, paleoclimatista marina di Lamont-Doherty.” Per quanto riguarda la precedente controversia, Kjær non approverà questo scenario. Ma in alcune bozze del documento, ammette, il team ha esplicitamente evocato una possibile connessione tra l’impatto Hiawatha e il Younger Dryas.

Le prove iniziano con il ghiaccio. Analizzando le immagini radar. Usando questa tecnica, la squadra di Kjær ha scoperto che la maggior parte del ghiaccio di Hiawatha è perfettamente stratificato negli ultimi 11.700 anni. Nel vecchio, disturbato ghiaccio sottostante, i riflessi brillanti scompaiono. Tracciando gli strati profondi, la squadra abbina il guazzabuglio con il ghiaccio superficiale ricco di detriti sul bordo di Hiawatha precedentemente datato a 12.800 anni fa. “Era piuttosto coerente, – afferma MacGregor-, in quanto il flusso di ghiaccio era pesantemente disturbato prima o dopo il Dryas giovane”.

Hiawatha potrebbe essere l’impatto del Dryas Giovane. Nel 2013, Jacobsen esamina un nucleo di ghiaccio dal centro della Groenlandia, a 1000 chilometri di distanza. Si aspettava di mettere a tacere la teoria dell’impatto su Younger Dryas mostrando che, 12.800 anni fa, i livelli di metalli che gli impatti di asteroidi tendevano a diffondersi non aumentavano vertiginosamente. Invece, ha trovato un picco in platino, simile a quelli misurati in campioni dal sito del cratere. “Questo suggerisce una connessione, – dice Jacobsen– con la Younger Dryas proprio lì”. Per Broecker, le coincidenze si sommano. All’inizio era stato affascinato dalla carta Firestone, ma si unì rapidamente ai ranghi degli oppositori. I sostenitori dell’impatto sul giovane Dryas si sono concentrati troppo su di esso, dice: gli incendi, l’estinzione della megafauna, l’abbandono dei siti di Clovis. “Hanno messo una brutta correlazione su di esso.” Ma il picco di platino che Jacobsen ha trovato, come seguito dalla scoperta di Hiawatha, gli ha fatto credere ancora. “Deve essere la stessa cosa -dice sempre Jacobsen- “. Eppure nessuno può essere sicuro dei tempi. Gli strati disturbati potrebbero riflettere nient’altro che le normali tensioni profonde nella calotta glaciale. “Sappiamo fin troppo bene che il ghiaccio più vecchio ,- dice Jeff Severinghaus, paleoclimatologo -Scripps Institution of Oceanography -San Diego-, può essere perso cimando o fondendosi alla base”. Richard Alley, glaciologo- Pennsylvania State University -University Park,- ritiene che l’impatto sia molto più vecchio di 100.000 anni e che un lago subglaciale possa spiegare le strane trame vicino alla base del ghiaccio. “Il flusso di ghiaccio sui laghi in crescita ,-dice ancora Alley – e in via di restringimento che interagiscono con la topografia approssimativa potrebbe aver prodotto strutture abbastanza complesse”. Un impatto recente dovrebbe anche aver lasciato il segno nella mezza dozzina di carote di ghiaccio profonde, perforate in altri siti della Groenlandia, che documentano i 100.000 anni della storia attuale della calotta glaciale. Eppure nessuno mostra il sottile strato di macerie che un attacco delle dimensioni di Hiawatha avrebbe dovuto sollevare. “Dovresti davvero – dice Severinghaus- vedere qualcosa. Anche se Brandon Johnson, scienziato planetario della Brown University, non è così sicuro. Dopo aver visto una bozza dello studio, Johnson, che modella l’impatto su lune ghiacciate come Europa ed Encelado, usa il suo codice per ricreare un impatto di un asteroide su una spessa coltre di ghiaccio. Un impatto scava un cratere con un picco centrale simile a quello visto a Hiawatha , viene trovato, ma il ghiaccio in buona sostanza sopprime la diffusione di detriti rocciosi. Nel 2016, Kurt Kjær ha cercato prove di un impatto con la sabbia sradicata dal ghiacciaio di Hiawatha. Trovava perle di vetro e cristalli di quarzo scioccati.

Anche se l’asteroide avesse colpito al momento giusto, potrebbe non aver scatenato tutti i disastri immaginati dai sostenitori dell’impatto della Young Dryas. “È troppo piccolo e troppo lontano , – dice Melosh- per uccidere i mammiferi del Pleistocene negli Stati Uniti continentali”. E come potrebbe scatenare fiamme in una regione così fredda e arida è difficile da vedere. “Non riesco ad immaginare come qualcosa di simile a questo impatto,- afferma Marlon– in questa sede possa aver causato enormi incendi in Nord America”.

Potrebbe non aver nemmeno attivato il Younger Dryas. I sedimenti oceanici non mostrano tracce di un’ondata di acqua dolce nel mare del Labrador dalla Groenlandia, -dice Lloyd Keigwin-, paleoclimatologo all’Istituto oceanografico Woods Hole –Massachusetts-. La migliore prova recente, aggiunge, suggerisce invece un’inondazione nell’Oceano Artico attraverso il Canada occidentale .

In ogni caso, un aggiunta esterna , – dice Alley-, potrebbe non essere necessario. Durante l’ultima era glaciale, il Nord Atlantico vide altri 25 periodi di raffreddamento, probabilmente innescati da interruzioni della circolazione capovolta dell’Atlantico. Nessuno di questi incantesimi, noti come eventi Dansgaard-Oeschger (DO), era severo quanto lo YoungDryas, ma la loro frequenza suggerisce che anche un ciclo interno giocasse un ruolo nello Young Dryas. Anche Broecker concorda sul fatto che l’impatto non è la causa ultima del raffreddamento. Se gli eventi di DO 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 rovesciato”.

La storia completa di Hiawatha arriverà alla sua età. Anche un cratere da impatto esposto può essere una sfida per la datazione, e richiede di catturare il momento in cui l’impatto ha alterato le rocce esistenti, non l’età originale del dispositivo di simulazione o il suo obiettivo. La squadra di Kjær ci sta provando. Spararono laser alle sferule vetrose per rilasciare argon per la datazione, ma i campioni erano troppo contaminati. Ora stanno ispezionando un cristallo blu dell’apatite minerale per le linee lasciate dal decadimento dell’uranio, ma è un analisi lunga. Il team ha anche trovato tracce di carbonio , – dice Kjær – in altri campioni, che potrebbero un giorno fornire una data. La risposta definitiva potrebbe richiedere la perforazione attraverso il ghiaccio fino al fondo del cratere, la roccia del meteorite che si scioglie nell’impatto, ripristinando il suo orologio radioattivo. Con campioni abbastanza grandi, i ricercatori dovrebbero essere in grado di fissare Hiawatha ‘

Data la posizione remota, una spedizione di perforazione verso il foro in cima al mondo sarebbe costosa. E’ in gioco una comprensione della recente storia del clima – e di quello che può fare un enorme impatto sul pianeta. “Qualcuno deve andare a scavare lì”, dice Keigwin. “Questo è tutto quello che c’è da fare.”