Cráter de Chicxulub: tras las huellas de la evolución

Por Marytere Narváez

Mérida, Yucatán. 8 de junio de 2017 (Agencia Informativa Conacyt).- El cráter de Chicxulub, ubicado en la península de Yucatán, es el cráter mejor conservado en el registro terrestre del planeta y el más reciente entre los cráteres de grandes dimensiones. Su formación se vincula con el impacto de un asteroide de alrededor de 12 kilómetros que afectó el sistema climático y el ambiente a nivel global, provocando la extinción de alrededor de 75 por ciento de las especies, incluidos los dinosaurios.

Los antecedentes del descubrimiento del cráter de Chicxulub se remontan a 1980, cuando el físico Luis Álvarez, junto con sus colegas de la Universidad de California en Berkeley, en Estados Unidos, publicaron el artículo Extraterrestrial cause for the Cretaceous–Tertiary extinction en la revista Science, en el que se planteó por primera vez la teoría del impacto de un cuerpo extraterrestre sobre la Tierra hace aproximadamente 66 millones de años, causando la extinción masiva de especies hacia finales de la era Mesozoica.

Esta propuesta constituyó un factor importante para aumentar el interés en el estudio de impactos de meteoritos y la formación de cráteres, que constituyen uno de los procesos fundamentales en la evolución de las superficies planetarias en el sistema solar, y dio paso al inicio de la búsqueda del posible sitio de impacto.

Dra. Ligia Pérez Cruz y Dr. Jaime Urrutia Fucugauchi, investigadores del Instituto de Geofísica de la UNAM, junto a su hija.En 1989, a partir de los trabajos de exploración de Antonio Camargo y Glen Penfield para Petróleos Mexicanos (Pemex) en la plataforma carbonatada de Yucatán, en el sur del golfo de México, se identificó por primera vez un cráter de alrededor de 200 kilómetros de diámetro que fue reconocido en 1991 por Hildebrand y colaboradores como el cráter de impacto Chicxulub.

Expedición 364, tras la huella del impacto

En 2016, el International Ocean Discovery Program (IODP) emprendió la Expedición 364 Cráter de Chicxulub, que consistió en la perforación de un sitio en la plataforma continental de Yucatán y contó con la participación de un equipo internacional de científicos, entre los que se encontraban los investigadores Jaime Urrutia Fucugauchi y Ligia Pérez Cruz, del Instituto de Geofísica de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), y Mario Rebolledo Vieyra, investigador del Centro de Investigación Científica de Yucatán A.C. (CICY).

En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, Jaime Urrutia Fucugauchi, quien también es presidente de la Academia Mexicana de Ciencias (AMC), señaló que el cráter de Chicxulub está cubierto por casi un kilómetro de roca en la parte central, por lo que la única forma mediante la que se puede obtener el material para realizar los análisis en laboratorio es a través del programa de perforación con recuperación de lo que se conoce como núcleos, que son cilindros de roca.

“Esto tiene costos altos. Los métodos que se usan son los mismos que en la industria petrolera, pero para fines académicos es un poco más complicado. Hemos estado realizando varios programas de perforación, llevamos 13 pozos y tenemos más de seis mil metros de núcleos para estudio que hemos compartido con los grupos en otros países”, indicó.

De acuerdo con Ligia Pérez Cruz, el cráter de Chicxulub se denomina multianillado, es decir, su huella en la tierra se compone por estructuras parecidas a varios anillos concéntricos, y uno de estos parece una cadena montañosa que recibe el nombre de anillo de picos. “El principal objetivo de la expedición fue conocer qué tipo de rocas estaban conformando este anillo de picos”, señaló.

El segundo objetivo de la investigación fue estimar el tiempo en que se recuperó la vida después del impacto, así como conocer cómo este impacto pudo afectar los hábitats de la vida quimiosintética.

“La teoría quimiosintética nos dice que hay moléculas que se agruparon formando asociaciones cada vez más complejas, a partir de las cuales se originaron las primeras células miles de millones de años después. Entonces cuando ocurre el impacto se crean muchos de estos hábitats debido a la formación de sistemas hidrotermales, por lo que queremos saber cómo el impacto generó esta vida quimiosintética”, indicó Pérez Cruz.

Estudio de las variaciones climáticas en las rocas

Con un espacio de dos mil metros cuadrados, la plataforma Myrtle Clase 245 de la Expedición 364 albergó seis contenedores que funcionaron como laboratorios temporales con equipos e instrumentos especializados para llevar a cabo diferentes registros y mediciones. En esta fase participaron únicamente 13 miembros del grupo científico divididos en dos grupos. En la primera etapa participó la doctora Ligia Pérez Cruz y en la segunda etapa el doctor Mario Rebolledo Vieyra.

Imagen satelital de interferometría de radar de la península de Yucatán [cortesía de NASA Jet Propulsion Laboratory], mostrando la proyección en superficie del borde del anillo del cráter (URRUTIA et al., 2008).La labor de Ligia Pérez Cruz, única investigadora mexicana a bordo de la plataforma, se desarrolló en el marco del segundo objetivo de la Expedición 364, es decir, el estudio de las condiciones ambientales posteriores al impacto, ya que en diversos estudios se ha demostrado una variabilidad climática bastante disruptiva en ciertos intervalos.

“Mi objetivo principal es investigar las rocas que se depositaron después del impacto, ya que constituyen un archivo geológico en donde quedan registradas las variaciones del clima, para lo cual realizo estudios de geoquímica como indicadores de las condiciones climáticas", apuntó Pérez Cruz, oceanógrafa de profesión y especialista en paleoclimatología y paleo-oceanografía.

De acuerdo con la investigadora, la península de Yucatán estaba hundida cuando ocurrió el impacto, por lo que las rocas que conformaron el cráter de Chicxulub están constituidas de carbonatos de origen marino a base de calcio, como los corales. “Este calcio es de origen orgánico y biogénico por tal razón. Yo trato de reconstruir cómo fue el clima a través del estudio de las rocas aplicando diferentes métodos, principalmente geoquímicos”.

En el Laboratorio de Geoquímica de la plataforma, Ligia Pérez Cruz intentó realizar una extracción de agua de las rocas para hacer un análisis de su composición química, pero no fue posible debido a la dureza del material. Sin embargo, se realizó una descripción preliminar en el Laboratorio de Descripción de Rocas. Tras esto, la investigadora se dedicó a apoyar al grupo de investigadores que realizaron estudios de genética.

“Uno de los propósitos de esta expedición fue ver cómo se recuperaba la vida y el indicador más común es la evidencia de microfósiles que están contenidos en las rocas. Sin embargo, yéndonos a métodos más sofisticados, el ADN es muy importante para ver si existía una biomasa diferente a estos pequeños microfósiles —como las bacterias—, por lo que mi función consistió en preparar algunas muestras junto con los genetistas para su posterior análisis para la secuenciación de ADN y RNA”, indicó.

Recuperación de núcleo del anillo de picos

En palabras de Urrutia Fucugauchi, la expedición resultó exitosa y permitió recuperar más de mil 350 metros de núcleo del anillo de picos. “Los anillos son visibles en muchos de los cráteres de la luna, pero aquí en la Tierra el único que los preserva es Chicxulub. Entonces fue un blanco interesante porque nos permite ahora amarrar mejor los modelos de formación de cráteres complejos del tipo de anillo de picos”, apuntó.

La fase costa-afuera se complementó con una fase en los laboratorios de Bremen, Alemania, donde se reunieron los investigadores asociados al proyecto en octubre de 2016. Como responsable del área de geoquímica, Pérez Cruz realizó un análisis detallado sobre la descripción de las muestras obtenidas sistemáticamente para obtener resultados preliminares de diferentes estudios.

“En la parte de geoquímica, analizamos el contenido de carbono orgánico. Se hicieron algunos análisis para saber cuál era la composición química de las rocas en términos generales, los elementos mayores, menores, traza, para ver si tenían aluminio, silicio, calcio, etcétera, y ver si estos elementos nos hablan de cambios en el ambiente o cambios durante el impacto. También realizamos un análisis mineralógico a través de difracción de rayos X”, indicó.

Recientemente, el equipo internacional de investigadores se reunió en College Station, Estados Unidos, donde se encuentra el repositorio de núcleos del International Ocean Discovery Program, con el objetivo de integrar la información obtenida de los diversos análisis para la publicación de los resultados preliminares. El reporte contará con una descripción detallada de los diversos métodos empleados y estará disponible en línea a través de la página del IODP para cualquier persona interesada.

El misterio de las forma circulares del anillo de picos

De acuerdo con Urrutia Fucugauchi, los anillos de picos son cadenas montañosas que forman una circunferencia y son estructuras que caracterizan los cráteres grandes en la luna y en otros cuerpos del sistema solar. Existen varios modelos para explicar su formación, “que podamos nosotros discriminar qué tipo de materiales y de dónde provienen nos permite entonces tener un modelo de formación del cráter y, en particular, del anillo”.

Uno de estos propone que la interacción de materiales de diferentes fuentes, principalmente de la parte central y de las orillas, se juntan y producen estas elevaciones. Otro modelo indica que la formación se debe a un proceso interno de rebote cuando se produjo la excavación y el agujero profundo, por lo que el anillo de picos estaría conformado por rocas que provienen de más de veinte kilómetros de la corteza inferior, de 10 kilómetros en la corteza media o más superficiales.

“Lo que encontramos, para sorpresa nuestra, fue que debajo de la zona que perforamos están rocas de la corteza inferior, lo que nos indica que el soporte del anillo está a esa profundidad (dado por el tipo de material que se elevó) y permite discriminar otros modelos que estaban propuestos”, indicó el investigador mexicano.

Hacia una simulación de la construcción del cráter

Estos resultados abren nuevas preguntas sobre la forma en que ocurrió el levantamiento de las rocas, ya que aunque los modelos indican que el basamento de las rocas profundas forma una especie de pilar que se levanta en el centro de la excavación, se desconoce por qué la parte superior se presenta en forma de circunferencia.

“Eso es lo que pasa siempre que uno contesta una pregunta: se abre otra. Ahora estamos tratando de buscar una explicación a por qué lo que uno esperaría que sea una montaña en la parte central, como es la forma en que se levantaría un pico, tiene en realidad una forma circular”, indicó Urrutia Fucugauchi.

Los investigadores buscan comprender los mecanismos que podrían dar origen a este tipo de estructuras circulares. “Uno podría decir que habrá una irregularidad de la forma del terreno, o de la forma en que se levantó, pero viendo la forma de las estructuras tanto en el cráter Chicxulub como en el cráter de la luna, claramente se ve que es una forma fundamental del proceso, no es casualidad que quede como una circunferencia, es parte de los mecanismos de formación del impacto de un meteorito”, señaló.

Las rocas del basamento son de granito, un tipo intrusivo que se genera por fundición y se enfría muy lentamente en el interior de la corteza. Actualmente el equipo de investigación trabaja en el análisis y determinación de sus propiedades de formación a través de la observación en microscopio y en la determinación de sus mecanismos de levantamiento.

“Paralelamente estamos haciendo toda la parte de comprensión elemental de minerales para ver si tenemos rocas de diferentes profundidades o son principalmente rocas profundas. Uno esperaría que en general tuviéramos al menos una cierta proporción de rocas en las diferentes profundidades de la media y de la superior. Si lo podemos determinar, esto nos va a permitir tener una forma de simular la construcción del cráter”, finalizó.

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