Com’era l’aria respirata dai dinosauri? 4 volte più CO₂ dell’epoca preindustriale, lo svelano i denti

Quanta CO₂ respirava un Tyrannosaurus rex? La risposta potrebbe essere rimasta intrappolata nei suoi denti per decine di milioni di anni. Uno studio pubblicato su PNAS ha infatti utilizzato la composizione isotopica dello smalto fossile di diversi dinosauri per ricostruire l’atmosfera del Mesozoico, stimando concentrazioni di anidride carbonica molto superiori a quelle odierne.

Secondo le stime degli autori, nel Giurassico superiore la CO₂ atmosferica si aggirava attorno a 1200 ppm (parti per milione) e nel Cretaceo superiore era di circa 750 ppm, valori rispettivamente 4 e 2,5 volte superiori a quelli preindustriali. Ma tra le parti più interessanti dello studio c’è forse anche il metodo con il quale Feng e colleghi hanno ricostruito questi valori. Come può un dente conservare informazioni sull’atmosfera?

Come i denti dei dinosauri conservano tracce dell’aria che respiravano

Per comprenderlo bisogna partire proprio dai già menzionati isotopi, ovvero le diverse forme dello stesso elemento chimico. Nel caso dell’ossigeno, come spiegato in un paper pubblicato su Chemical Geology nel 2023, il loro rapporto può cambiare leggermente a seconda dei processi fisici e biologici che avvengono nell’atmosfera e negli organismi. Proprio per questo, la composizione isotopica dell’ossigeno può funzionare come una sorta di “firma” delle condizioni atmosferiche di un determinato periodo geologico.

non perderti questo articolo

Scoperto un gigantesco dinosauro con braccia molto sviluppate: aveva una zampa di coccodrillo tra i denti

Quando un dinosauro respirava, una parte della firma isotopica dell’ossigeno presente nell’aria veniva trasferita all’acqua del suo corpo e, da lì, incorporata nello smalto dei suoi denti. Analizzando oggi quella firma, gli scienziati possono quindi risalire indirettamente alle caratteristiche dell’atmosfera in cui l’animale viveva – ed è proprio quello che hanno fatto Feng e colleghi.

Più nel dettaglio, lo studio sfrutta il fatto che l’anomalia isotopica dell’ossigeno atmosferico è legata alla concentrazione di CO₂ e alla produttività primaria globale. Misurando questa firma nello smalto, e facendo alcune assunzioni sulla produttività della biosfera, gli autori hanno potuto stimare l’anidride carbonica atmosferica di Giurassico e Cretaceo.

Dai sauropodi al T. rex: i fossili analizzati

I campioni analizzati provenivano da cinque aree situate tra Stati Uniti, Canada, Marocco, Germania e Tanzania e appartenevano a gruppi di dinosauri molto differenti: dai grandi sauropodi come Giraffatitan ed Europasaurus ai teropodi come Carcharodontosaurus e proprio il T. rex.

C’è però un ostacolo importante: durante milioni di anni di fossilizzazione, la composizione chimica di denti e ossa può essere modificata dai processi geologici, cancellando o alterando il segnale originario. Per questo gli autori hanno prima controllato quali campioni mostrassero segni di alterazione e per la ricostruzione atmosferica hanno utilizzato soltanto lo smalto meglio conservato. La dentina (il tessuto che forma la maggior parte del dente), più facilmente modificabile durante la fossilizzazione, è risultata infatti molto meno affidabile.

Una volta selezionati i campioni sufficientemente integri, gli studiosi hanno ricostruito la firma isotopica dell’ossigeno atmosferico respirato dai dinosauri e, da questa, stimato la concentrazione di CO₂ presente nell’aria.

La CO_₂ ai tempi dei dinosauri era molto più alta di oggi

Dalle analisi è emerso che l’atmosfera del Mesozoico conteneva molta più anidride carbonica rispetto all’epoca preindustriale. Per il Giurassico superiore, tra circa 152 e 143 milioni di anni fa, gli autori hanno stimato una concentrazione media di CO₂ di circa 1200 ± 150 ppm. Nel Cretaceo superiore, tra circa 73 e 66 milioni di anni fa, la stima scende invece a circa 750 ± 200 ppm.

Non si tratta però di valori uniformi. Come ricordano gli stessi autori, l’atmosfera terrestre è sempre stata dinamica e alcuni campioni, infatti, hanno restituito valori più estremi. Un esemplare di T. rex del Cretaceo superiore suggerirebbe una concentrazione di CO₂ di circa 1800 ppm, mentre un dente del sauropode Kaatedocus siberi, vissuto nel Giurassico superiore, arriverebbe addirittura a circa 2900 ppm.

Gli autori invitano però a interpretare questi dati con prudenza. Nel caso del T. rex, per esempio, la particolare composizione isotopica potrebbe essere stata influenzata anche da condizioni ambientali molto aride e dal tipo di acqua bevuta dall’animale.

Un nuovo archivio per ricostruire l’atmosfera del Mesozoico

Ma lo smalto dei denti potrebbe raccontare ancora di più della sola quantità di anidride carbonica presente nell’atmosfera. La stessa firma isotopica dell’ossigeno, come già suggerito in precedenza, dipende infatti anche dalla produttività primaria globale, cioè dalla quantità di materia organica prodotta attraverso la fotosintesi. Utilizzando stime della CO₂ ricavate da altri indicatori, gli autori hanno calcolato che, rispetto a oggi, la produttività primaria potrebbe essere stata superiore del 20% circa nell’alto Giurassico e di oltre il doppio nel Cretaceo superiore, anche se queste stime presentano incertezze considerevoli.

Risalire alla composizione dell’atmosfera di periodi così antichi è dunque molto complicato. Non esistendo archivi diretti paragonabili, per esempio, alle bolle d’aria conservate nei ghiacci più recenti, per il Mesozoico è necessario affidarsi a indicatori indiretti. Tra questi vengono spesso utilizzati suoli fossili o resti vegetali, ma lo smalto dentale dei vertebrati terrestri potrebbe aggiungere un nuovo tipo di archivio per confrontare e affinare le ricostruzioni dell’atmosfera del passato.