Semana 8: 19 a 25 de febrero - Evento Meteórico del Ordovícico

 

Semana 8 – Evento Meteórico del Ordovícico

Cuando un cuerpo atraviesa nuestra atmósfera terrestre, la fricción, la presión y las reacciones químicas de los gases que la conforman calientan el objeto y lo hacen encandecer; los fragmentos que logran llegar a la superficie terrestre se conocen como meteoritos. Hay dos tipos de meteoritos en la Tierra: las sideritas, formados principalmente de hierro, y las condritas, que son meteoritos no metálicos. Las condritas son fragmentos de asteroides, cuerpos celestes que se formaron durante los orígenes del Sistema Solar como producto de la acreción de minerales que antecede a la formación de un planeta; es decir, los asteroides no alcanzaron la masa crítica para formar un planeta.

Las condritas representan el 85% de los meteoritos descubiertos en la superficie terrestre, y dado su origen, son cruciales para entender el origen del Sistema Solar. De acuerdo con la composición química, existen tres grupos de condritas: condritas H (con un contenido de entre 25 y 30% de hierro puro, y 15-19% e una aleación de níquel-hierro), condritas L (compuestos de olivino, feldespato y un 4-10% de aleación de níquel-hierro) y condritas LL (con un 19-22% de hierro y 26-32% de olivino). Estas composiciones constantes sugieren que estos meteoritos son los restos de tres asteroides distintos.

En las condritas L se tienen evidencias de impacto, por lo que se ha hipotetizado que hace 470 millones de años dos asteroides colisionaron y desprendieron fragmentos que salieron propulsados fuera del cinturón de asteroides. Hasta ahora, uno de los candidatos a ser la fuente de las condritas L es el asteroide 8 Flora, de 146 kilómetros de diámetro, uno de los asteroides más grandes del anillo interior del Cinturón de Asteroides y descubierto el 18 de octubre de 1847. La colisión entre el cuerpo parental de condrita L y otro asteroide se ha estimado como la más grande hasta ahora.

            19 de febrero, impacto astronómico

Durante el Ordovícico medio, la mayor parte de Laurencia está cubierta por un mar poco profundo, con solamente el norte de Canadá y Groenlandia como las tierras emergidas. La región que hoy ocupan los Grandes Lagos se encuentra entre el Ecuador y el paralelo 20 S, mientras que Groenlandia, al oeste, se encuentra atravesada por la línea del Ecuador. Laurencia está separada de otro continente, Báltica (que incluye las regiones modernas de Escandinavia y el Báltico), por el Océano de Jápeto. En trayecto de colisión con la Tierra se encuentran cinco asteroides, fragmentos de la colisión del cuerpo parental de condrita L, con dirección hacia Laurencia y Báltica. No se sabe a ciencia cierta el tiempo de separación entre los impactos, pero las dataciones actuales sugieren que entraron a la Tierra casi simultáneamente, explicando la posición de los cráteres, formando casi una línea recta sobre Laurencia y Báltica.

Mapa de Laurencia en el Ordovícico medio (traducio de Schmieder et al. 2014)

Ames, Oklahoma. El meteorito viajaba a una velocidad de 30 kilómetros por segundo y el impacto ocurrió en el mar poco profundo del sur de Laurencia. El impacto generó una estructura típica de cráter y el meteorito se fragmentó en millones de pedazos; la energía liberada propulsó los sedimentos del Cámbrico sobre los que se encontraba el mar epicontinental. La fuerza de retroceso empujó el punto de impacto de vuelta a la superficie, creando un montículo central típico de astroblemas (nombre que se les da a las estructuras de impacto). El cráter, de 16 kilómetros, fue rápidamente cubierto por el mar.

Mapa de Estados Unidos y Canadá con la localización de cuatro cráteres del Ordovícico medio: 1) cráter Ames, 2) cráter Decorah, 3) Rock Elm, 4) cráter Islas Slate. Vikil, CC BY SA 3.0.

Decorah, Iowa. El impacto probablemente ocurrió sobre la costa de Laurencia. El meteorito parece haber sido el más grande de los cinco, liberando una energía equivalente a 1000 megatones de TNT (esto es casi dos veces que el total de energía producido a nivel mundial por energía nuclear desde 1940). La colisión empujó las capas de roca del Ordovícico inferior y el Cámbrico varios metros del punto de impacto y produjo un cráter de 6 kilómetros.

Rock Elm, Wisconsin. Este impacto ocurrió sobre las porciones emergidas del sur de Laurencia. Se estima que el meteorito tuvo un diámetro de 170 m y viajaba también a unos 30 kilómetros por segundo. La fuerza de retroceso produjo un montículo central de 0.8 kilómetros de ancho y 2.4 kilómetros de largo, que aún puede verse en la actualidad. Hasta la fecha, no hay evidencia de vida vegetal o animal habitando sobre los continentes.

Islas Slate, Ontario. Este punto se encuentra justo al norte del Lago Superior, en la provincia de Ontario, en Canadá. Las actuales islas Slate corresponden al promontorio formado por la fuerza de retroceso del impacto, generando el cráter más grande de los cinco, con 32 kilómetros. Buena parte del cráter se ha erosionado, debido a la formación reciente de los Grandes Lagos.

Granby, Östergötland. El último meteorito impactó en lo que hoy es Suecia, formando un cráter de 3 kilómetros. Al igual que Ames, el impacto ocurrió en tierra sumergida por mar, en este caso el Mar de Tornquist que cubría buena parte de Suecia y Noruega.

Tiempo después de los impactos, el mar epicontinental de Laurencia se expandió hacia los cráteres de Decorah y Rock Elm, y sobre Decorah se estableció un ecosistema de mar somero. Los restos de este mar somero forman una capa de 18 a 27 metros de espesor que se conoce como el Esquisto Winneshiek, mientras que en Rock Elm el mar era mucho menos profundo. El Esquisto Winneshiek es uno de los depósitos lagerstätten más impresionantes del Ordovícico.

En el Esquisto Winneshiek se encuentran varios artrópodos que nos permiten entender la diversificación del grupo durante el Ordovícico. Ceratiocaris winneshiekensis es uno de los ceratiocárididos más antiguos conocidos, un grupo de crustáceos filocáridos, y tenía un caparazón en forma ovalada, con ocho segmentos torácicos y siete abdominales; se caracteriza por tener unos surcos en la porción ventral del caparazón y una placa rostral que parece un cuerno arriba de la región cefálica. También se tienen fósiles del tilacocéfalo más antiguo, Decoracaris hildebrandi; los tilacocéfalos (Thylacocephala) son un grupo de, posiblemente, crustáceos que poseen un caparazón aplanado cubriendo todo el cuerpo, cuyos ojos compuestos tienen forma bulbosa. Los tilacocéfalos se distinguen por tener tres apéndices raptoriales, lo que sugiere que estos animales tenían hábitos predadores.

Fósil de Ceratiocaris winneshiekensis.

Fósil del tilacocéfalo de Decoracaris hildebrandi.

En cuanto a quelicerados, en el Esquisto Winneshiek se encuentran los euriptéridos más antiguos, Pentecopterus decorahensis, y el primer dekatriato Winneshiekia youngae. Así como otros artrópodos, los euriptéridos tienen cuerpos segmentados divididos en dos tagmas, un prosoma (frontal) y el opistosoma (abdomen); el prosoma está cubierto por un caparazón dentro del cual se encuentran tanto los ojos compuestos y los ocelos, que son pequeños órganos fotosensibles que complementan la función de los ojos. El prosoma tiene seis apéndices, el primero de los cuales corresponde a los quelíceros, como los que también se encuentran en las arañas y los escorpiones. Los apéndices tienen pequeñas pinzas, siendo el apénice VI el más grande y con la pinza más distintiva. Al final del animal se encuentra un telson, una gran extensión en forma de espada. Pentecopterus, el euriptérido más antiguo descubierto hasta ahora, llegó a medir 1.7 metros de largo, siendo uno de los artrópodos más grandes que haya existido en la Tierra. Winneshieia también es un quelicerado, pero con relaciones más inciertas; se le considera uno de los primeros dekatriatos, que es el grupo de quelicerados que incluye a los euriptéridos y a los arácnidos.

Anatomía general de los euriptéridos sobre una reconstrucción de Eurypterus. (Traducido del original de Obsidian Soul, CC BY-SA 3.0).

Reconstrucción de Pentecopterus decorahensis. Por Patrick J. Lynch, CC0.

Uno de los hallazgos más impresionantes del Esquisto Winneshiek es Archaeognathus, un conodonto gigante. Destacan también los fósiles de Astraspis, un pez sin mandíbulas relacionado con Sacabambaspis. Poco a poco, los pteraspidomorfos, peces primitivos sin mandíbulas y acorazados, comienzan a hacerse más abundantes en los mares.

Fósiles de las mandíbulas de conodontos de Archaeognathus.

            20 de febrero, los pteraspidomorfos

Los pteraspidomorfos fueron descubiertos a mediados del siglo XIX, siendo reconocidos como los primeros vertebrados en poblar los océanos durante el Ordovícico. El término de pteraspidomorfos (Pteraspidomorphi) se refiere a peces sin mandíbulas y con cubiertas óseas que habitaron los mares desde el Ordovícico hasta el Devónico. Estos peces tienen una gran variedad de formas y tamaños, oscilando entre los 10 y los 250 centímetros, pero tienen varias características en común: la región cefálica representa entre el 30 y 50% de la longitud total del animal, tienen dos cápsulas nasales en la parte anterior de la cabeza con dos aberturas; la coraza se compone de dos grandes placas, una cubriendo la región dorsal y otra la región ventral, una placa rostral justo arriba de la boca, y varias placas individuales cubriendo el resto del cuerpo, que tiene forma aplanada con una cola móvil en forma ya sea de abanico o de remo.

Aunque hoy consideramos las escamas como características distintivas de los peces, los pteraspidomorfos tenían placas óseas en su lugar. Las placas óseas tenían forma de vieira alargada, o de hoja de roble, alternadas en la misma disposición que las escamas de los peces modernos. Esto nos permite conocer detalles sobre la anatomía interna de estos peces, por ejemplo: que tenían una apertura pineal, un órgano que permitía a estos vertebrados antiguos determinar la duración del día, que el cerebro tenía dos canales semicirculares similares a los que tenemos en el oído interno y que nos permiten percibir la orientación del cuerpo, y que en algunos peces se distinguen impresiones de arcualia, que son estructuras cartilaginosas semejantes a las vértebras, pero que cubren la notocorda.

Anatolepis es uno de los pteraspidomorfos más primitivos y se conoce solamente gracias a fragmentos. Las escamas estaban formadas de apatita y tenían una configuración muy semejante a la de los dientes modernos: una pulpa de dentina cubierta por un tejido duro parecido al esmalte dental. Anatolepis sólo se conoce de las regiones tropicales de Laurencia. Los arandáspididos han sido considerados tanto como miembros de los pteraspidomorfos o como un linaje aparte.

Los primeros pteraspidomorfos definitivos son los astráspidos, caracterizados por tener tubérculos en forma de hongo hechos de dentina en arreglo de tubos (a la que se le conoce como astraspidina) y cubiertos por una capa brillante de esmalte.

Reconstrucción de Astraspis desiderata, del Ordovícico de Colorado. Su escudo dorsal está formado por grandes unidades de huesos poligonales y las aberturas branquiales están ubicadas más dorsalmente que en los arandaspids. Philip Janvier, CC BY SA 3.0.

            21 de febrero, los casmataspídidos

Los mares del Ordovícico medio se poblaron con otro grupo de quelicerados: los casmataspídidos. Aunque hay evidencias de que este grupo pudo haber surgido en el Cámbrico, los fósiles reconocibles sin lugar a dudas aparecen y se hacen comunes en el Ordovícico. La mayor parte de los casmataspídidos son de pequeño tamaño, con un promedio de 5 cm, pero hacia finales del Ordovícico, alcanzan tamaños de 10 cm (como Chasmataspis) y 30 cm (como Hoplitaspis). Los casmataspídidos tienen dos tagmas, como los quelicerados, el prosoma y el opistosoma. El prosoma, la región cefálica, posee dos ojos laterales compuestos y dos ocelos sobre la cabeza. El opistosoma tiene dos regiones: un preabdomen, formado por cuatro segmentos, y un postabdomen, con 13 segmentos y un telson. Los apéndices de los casmataspídidos son parecidos a los de los euriptéridos, pero tienen más forma de porra.

Las semejanzas entre euriptéridos, casmataspídidos y arácnidos no es superficial, y actualmente se considera que estos tres grupos tuvieron un ancestro común. A este grupo se le conoce como Dekatriata, del griego dekatria (trece), en referencia a los trece segmentos del opistosoma que comparten los tres linajes.

Reconstrucción de Chasmataspis laurenci, un dekatriato que habitó los mares de Laurencia durante el Ordovícico. Junnn11, CC BY SA 4.0.

            22 de febrero, el segundo pulso de diversificación

Mientras que el primer pulso de diversificación del GOBE incluyó un aumento en las tasas de diversidad de faunas originadas en el Cámbrico, en el segundo pulso se diversifican los grupos que distinguen al resto del Paleozoico y a las que se les suele denominar como “fauna Paleozoica”. Esta distinción se debe a lo heterogénea que es la fauna del Cámbrico en cuanto a linajes, en contraposición con la diversidad más uniforme del Ordovícico en adelante; uniformidad que se debe a la reducción en las tasas de extinción.

El segundo pulso de diversificación (denominado también como pulso del Darriwilense) se ha correlacionado con un enfriamiento global. Es claro que durante finales del Cámbrico y principios del Ordovícico hubo un calentamiento global producto de un aumento en las emisiones de gases de efecto invernadero generado por un aumento en la actividad tectónica y la liberación de metano ocasionada por bacterias. Por mucho tiempo fue difícil explicar qué pudo generar el enfriamiento, pero la datación del evento meteórico nos permite articular una explicación: el impacto de meteoritos de gran tamaño liberó grandes cantidades de materiales a la atmósfera, principalmente polvo, lo que generaría una reducción en la cantidad de luz solar llega a las capas bajas de la atmósfera.

Este pulso del Darriwilense es claramente identificable en braquiópodos, ya que durante el Ordovícico surgen las diversas clases de braquiópodos, que poco a poco remplazan al subfilo Linguliformea. La mayor parte de los braquiópodos que existen en la actualidad pertenecen a los rinconeliformes, pero en el Ordovícico, son los craniiformes los que dominan el sedimento.

Valva de braquiópodo estrofoménido (Clase Strophomenata), un braquiópodo articulado con bisagra (Rhynchonelliformea), cubierto por braquiópodos Petrocrania y briozoarios.

Subfilo	Linguliformea	Craniiformea	Rhynchonelliformea
Bisagra	Ausente	Ausente	Dientes y fosetas
Ano	El tracto digestivo tiene forma de U, con la abertura anal y oral en el mismo lado	El tracto digestivo tiene una abertura oral en lado opuesto a la abertura anal	El tracto digestivo es ciego (no tiene abertura anal)
Pedúnculo	Puede ser largo, para permitirle enterrarse en el sedimento, o corto para sujetarse a superficies sólidas	Ausente, el animal se sujeta directamente a la superficie	Corto, sujeto a superficies sólidas
Periostraco (cubierta de la concha)	Formado de glucosaminoglicanos y quitina	Formado de quitina	Formado de proteínas
Capa mineral de la concha	Glucosaminoglicanos y apatita (fosfato de calcio)	Calcita (carbonato de calcio)	Calcita (carbonato de calcio)
Capa interna de la concha	Colágeno, quitinofosfato y apatita	Calcita	Proteínas y calcita
Celoma	Completamente dividido y se extiende al pedúnculo.	Celoma no dividido	Completamente dividido, pero sin extenderse al pedúnculo

            23 de febrero, Charity Shoal y ley potencial

Al noroeste de el Lago Ontario se encuentra el cráter de Charity Shoal, con un diámetro de 1.2 kilómetros y cubierto por un lago. Sobre el cráter se encuentra una cubierta de calizas depositadas durante el Ordovícico medio, por lo que el meteorito que formó este cráter probablemente también vino del Cinturón de Asteroides, producto de la colisión del Cuerpo Parental de L-condrita. Debido al desgaste del cráter y a los sedimentos, es difícil estimar el tamaño del meteorito original y la magnitud del impacto.

Es posible que, durante el Ordovícico medio, varios meteoritos impactaran contra la Tierra procedente de la colisión en el Cinturón de Asteroides, y muchos de estos podrían haber sido erosionados o estar escondidos. Por ejemplo, Charity Shoal fue propuesto como un cráter de meteorito en 2001, si bien la estructura había sido descubierta en 1900. Las colisiones de los meteoritos habrían seguido una distribución de ley potencial, que es la forma de decir en estadística que los impactos pequeños y moderados son muy comunes, mientras que los muy grandes son eventos muy raros, del mismo modo que los terremotos (los sismos de magnitudes pequeñas son muy comunes, los terremotos moderados son menos comunes y los de grandes magnitudes son raros).

El gran número de impactos importantes durante el Ordovícico medio sugiere un gran número de impactos de menor tamaño y más constantes. Aún si no tenemos evidencia de todos los cráteres, podemos estimar que durante el Ordovícico la Tierra era impactada por 100 veces más meteoritos de lo que es el día de hoy.

Asteroide dirigiéndose a la Tierra. Reconstrucción artística de StateFarm, CC BY SA 2.0.

            24 de febrero, impacto de Clearwater East

Los Lagos Clearwater, en Québec, Canadá, se encuentran llenando dos cráteres. Aunque el nombre sugiere que son dos lagos, es en realidad un solo lago atravesado por un sistema de islas. El cráter Este (Clearwater East) tiene un diámetro de 26 kilómetros, mientras que el cráter Oeste (Clearwater West) tiene uno de 36. Dado que se encontraban uno cerca del otro, en 1965 se postuló que ambos cráteres se formaron por el impacto de un asteoride binario, que es un sistema donde dos asteroides giran en torno a un centro común; este doble impacto habría ocurrido hace 290 millones de años, durante el Pérmico.

Sin embargo, Clearwater East es muy diferente a Clearwater West:

·      Clearwater West tiene rastros de sedimentos del Ordovícico medio que no tiene Clearwater East.

·      Los sedimentos en Clearwater West corresponden a lo que se esperaría encontrar dentro del continente, mientras que Clearwater East tiene sedimentos depositados cerca de la costa, de un mar poco profundo.

·      Cuando los sedimentos se depositan en el fondo, los metales como el hierro o el titanio se magnetizan capturando la orientación del campo magnético terrestre. A esta magnetización se le conoce como magnetización natural remanente (MNR), y si dos sedimentos tienen patrones de magnetización diferentes, se puede establecer que se depositaron en edades distintas. La MNR es totalmente distinta en ambos cráteres.

·      Utilizando datación radiométrica de isótopos de argón (⁴⁰Ar/³⁹Ar), impacto de Clearwater East es doscientos millones de años más joven que Clearwater West.

Tomando todas las evidencias en conjunto, el meteorito que impactó Clearwater East cayó sobre la costa de Laurencia, cuando Canadá se encontraba en el hemisferio sur, justo debajo de la línea del Ecuador, y el nivel del mar cubría buena parte de América del Norte. El impacto de Clearwater West ocurrió casi en el mismo lugar, doscientos millones de años después, dentro del continente de Laurencia, cuando Canadá se encontraba al norte de la línea del Ecuador.

Mapa del mundo en el Ordovícico medio y tardío. El círculo y la estrella indican lugares donde se han encontrado casmataspídidos. La, Laurencia, se encuentra cerca del Ecuador y es prácticamente cubierta por un mar epicontinental; Ba, Baltica, es un continente subtropical separado de Laurencia por un mar profundo, pero igualmente cubierto por un mar epicontinental; Si, Siberia, otro continente subtropical, en el hemisferio norte; Go, Gondwana, formado por África, América del Sur, Australia, India, Antártida, con un casquete polar.

            25 de febrero, tentaculitoideos

La actividad tectónica incrementa en la Tierra, lo que implica una gran cantidad de gases de efecto invernadero liberados por la actividad volcánica. El nivel del mar comienza a bajar, lo que expone grandes partes del continente, generando plataformas continentales inestables que producen deslaves de material hacia las nuevas costas durante grandes terremotos. Por ejemplo, la región del Lake District, en Inglaterra, se encuentra una secuencia de sedimentos de 1500 metros de espesor depositados durante un deslave causado por un terremoto de gran intensidad.

Sin embargo, la gran diversificación continua: en el fondo del mar aparecen los tentaculitoideos. No sabemos a qué grupo de animales pertenecieron estos fósiles, preservados como pequeños tubos cónicos con septos. La estructura de la concha a nivel microscópico es parecida a los braquiópodos, por lo que se consideran un grupo de lofotrocozoos relacionado con los braquiópodos.

En un principio se consideró que el GOBE y la Revolución del Plancton iniciaron como consecuencia del Gran Evento Meteórico del Ordovícico. Si bien la cronología muestra que los impactos ocurrieron después de la Revolución del Plancton, el segundo pulso de diversificación coincide con estos impactos, por lo que este bombardeo pudo haber contribuido con la diversificación de algunos grupos. Como muchos fenómenos biológicos, estos eventos de extinción y diversificación son la combinación de varias causas, y durante este tiempo la Tierra se encontraba en un proceso de gran actividad tectónica y volcánica que pudo contribuir a proveer más nutrientes, crear nuevos nichos (como islas) y generar regiones diferentes en los océanos, promoviendo la diversificación.

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