Es podria identificar una civilització anterior a la humana al registre geològic?

Aquesta és la possibilitat a la qual es refereix la Hipòtesi Silúrica, formulada per l'astrofísic nord-americà Adam Frank (Universitat de Rochester, Estat de Nova York) i el climatòleg britànic Gavin Schmidt (Institut Goddard de la NASA per a Estudis Espacials, Nova York) en un article publicat el 16 d'abril de l'any passat a la revista International Journal of Astrobiology, de la Universitat de Cambridge. Vaig assabentar-me per primer cop de la Hipòtesi Silúrica a través d'un tuit d'en Francisco Ortega, paleontòleg de la Universidad Nacional de Educación a Distancia, i em va resultar del meu interès perquè alguns cops m'ha vingut el pensament de si els Homo sapiens hem estat l'únic organisme que ha viscut a la Terra que ha desenvolupat una civilització o no i, en el cas de que no haguem estat els únics, per què no s'han trobat evidències de civilitzacions prehumanes en el registre geològic tot i que la vida complexa a la Terra ferma ja existís des de molts abans que aparegués la nostra espècie.

Il·lustració en que es mostra una civilització semblant a la humana actual formada per dinosaures, la qual va ser publicada per en Schmidt per introduir l'entrada del seu blog RealClimate sobre la Hipòtesi Silúrica.
Foto: Michael Osadciw.

Com a unió entre un climatòleg i un astrofísic, en Frank i en Schmidt ja havien realitzat abans investigacions sobre l'actual canvi climàtic des d'una "perspectiva astrobiològica", és a dir, explorant la possibilitat de com una civilització industrial alienígena podria haver generat una alteració de la mecànica climàtica del seu hipotètic planeta i com hi haurien fet front. Amb la Hipòtesi Silúrica, han volgut explorar aquest escenari en el cas de que les hipotètiques civilitzacions no-humanes no visquessin en planetes diferents, si no que haguessin habitat el nostre planeta abans de l'aparició de l'H. sapiens, mostrant els residus de la societat humana actual que podrien sobreviure més temps en el registre geològic i investigant certs episodis de la història de la Terra que, per casualitat o no, tenen algunes característiques semblants a les que donarien si s'investigués l'Holocè/Antropocè des de la Geologia. Malgrat que presentin molts dubtes respecte a la idea de que hagués existit una civilització industrial a la Terra abans de l'aparició dels humans (i també sobre la presència d'éssers avançats fora d'aquesta planeta), en Frank i en Schmidt creuen que formulant un seguit de pistes que podrien portar a la identificació d'una civilització pre-humana s'ajuda a entendre millor el funcionament de la nostra pròpia societat i com fer front al canvi climàtic d'origen antròpic que ens afecta i també per a la investigació sobre l'existència de vida en altres planetes i sistemes estel·lars. El terme Hipòtesi Silúrica prové dels silurians, rèptils antropomorfs i de gran intel·ligència que apareix a la sèrie britànica de ciència-ficció Doctor Who, per mostrar l'objectiu de la proposta de trobar civilitzacions que no estiguessin compostes per humans.

Tres exemples de silurians apareguts al capítol The Hungry Earth (2010) de Doctor Who.
Foto: BBC.

En Frank i en Schmidt són conscients de que buscar les possibles pistes sobre l'existència d'una civilització industrial pre-humana és una empresa molt difícil, ja que no hi ha suficients sediments supervivents d'abans del Pliocè com per centrar la investigació en restes de tecnologia o dels organismes que en formarien part (segurament és per això que la nostra civilització continua sent l'única que se sap a ciència certa que ha existit). Per aquest motiu, han volgut considerar com restes d'una civilització pre-humana indicadors físicio-químics, degut a que existeixen en més quantitat i poden sobreviure més que els fòssils o el material tecnològic. Així doncs, han agafat com indicadors més plausibles de la futura presència de l'Antropocè per després identificar una possible civilització pre-humana les anomalies en els isòtops de gasos relacionats amb l'activitat humana, els canvis en la deposició dels sediments, la presència d'elements sintètics, els plàstics i els isòtops radioactius, a més de canvis bruscs en la composició del registre fòssil a causa del moviment massiu de determinats organismes.
Sobre els isòtops de gasos, en els futurs sediments antropogènics es podrien veure variacions considerables en la quantitat d'oxigen i de carboni relacionades amb la crema de combustibles fòssils i que a la vegada seria l'indicador d'un augment de la temperatura i anomalies en la quantitat de nitrogen relacionades amb el seu en les activitats humanes com la fabricació de fertilitzants per a aliments. Es podrien trobar canvis en el flux de sediments des de la terra ferma cap al mar degut a la canalització dels rius i al fonament dels casquets polars com a conseqüència de l'augment de la temperatura, entre altres fenomens, un gran augment de la quantitat de carbonat de calci a causa de la dissolució del diòxid de carboni antròpic a l'aigua i concentracions més altes de l'habitual de metalls estretament relacionats amb l'activitat humana. Alguns productes sintètics com els esteroides podrien persistir en els sediments per varis milions d'anys, els quals es podrien distingir de productes naturals per la seva composició química. Respecte al plàstic, ja s'han trobat capes d'aquest material en tot tipus d'ambients marins, amb el que, tenint en compte que la degradació del plàstic es produeix en ambients terrestres i a la zona fòtica del mar (aquella on arriba la llum del Sol), es podem trobar amb l'acumulació d'una gran quantitat de partícules de plàstic al fons marí que podria persistir per alguns milions d'anys. Un ús generalitzat de l'energia nuclear podria produir una deposició a gran escala en els sediments d'urani-244 i de curi-247, elements que no existeixen naturalment a la Terra. I l'extensió gairebé planetària de moltes espècies i l'extinció de moltes altres a causa de l'activitat humana portaria a la presència de desaparicions abruptes i de relacions molt desiguals entre les restes de varis organismes al registre fòssil.

Gràfiques que mostren la relació entre la temperatura i la quantitat de carboni durant l'Antropocè (dalt esquerra), el Màxim Tèrmic del Paleocè-Eocè (dalt dreta) i un esdeveniment d'anòxia oceànica del Cretaci inferior (baix).
Foto: Frank & Schmidt (2018)/International Journal of Astrobiology.

A partir d'aquí, en Frank i en Schmidt han triat sis esdeveniments dels últims 400 milions d'anys que presenten, en menor o major grau, característiques semblants a les de l'Antropocè (i que consisteixen en grans canvis climàtics o de la composició química dels oceans) com a possibles evidències de civilitzacions pre-humanes. El primer d'aquests, i el que sembla més clar per als dos científics, és el Màxim Tèrmic del Paleocè-Eocè (MTPE), ocorregut, tal com el seu nom indica, al límit entre el Paleocè i l'Eocè, ara fa 56 M.A. Durant el MTPE, hi va haver un augment espectacular de les emissions de carboni, les temperatures van augmentar entre 5 i 7 ºC, hi van haver moltes espècies de mamífers i rèptils que es van expandir per Amèrica del Nord i cap a aquesta des d'altres continents i va créixer en picat la quantitat de certs metalls respecte a èpoques anteriors. En segon lloc, ens trobem amb petits esdeveniments d'augment generalitzat de la temperatura durant l'Eocè, posteriors al MTPE, coneguts com les Capes Eocèniques d'Origen Misteriós (54 M.A.) i l'Òptim Climàtic de l'Eocè Mitjà (40 M.A.), en que també s'observen anomalies en els isòtops de carboni. En tercer lloc, es coneixen esdeveniments d'anòxia oceànica durant el Cretaci i el Juràssic, durant els quals hi va haver una gran escassetat d'oxigen als oceans i que estan relacionats amb un increment de la presència de diòxid de carboni a l'atmosfera i un augment de la presència de metalls com l'arsènic, el cobalt, el crom i el níquel. Els altres tres esdeveniments indicats per en Frank i en Schmidt no poden ser agafats amb tanta seguretat com els ja presentats anteriorment degut a que la seva antiguitat fa que no es pugui acabar de saber amb claredat els fenomens ocorreguts i les seves causes, tractant-se de l'extinció massiva del Devonià superior (380-360 M.A., relacionada amb un anòxia oceànica), la glaciació de finals del Carbonífer (305 M.A, associada a un reducció de l'oxigen atmosfèric que va portar a la desaparició dels boscos característics del període) i l'extinció massiva del Límit Permià-Triàsic (252 M.A., associada amb un escalfament global significant i anòxia oceànica).

El primat Teilhardina és un exemple de les diverses espècies de mamífers que van aconseguir expandir-se per varis continents, originant-se a Àsia i arribant a Amèrica del Nord arribant per Europa, durant el MTPE.
Foto: Smith et al. (2006)/PNAS.

Tot i les coincidències entre aquests esdeveniments i el que està passant actualment, les evidències proposades per en Frank i en Schmidt no són del tot concloents per poder destriar si almenys algun d'ells correspon a una civilització no-humana. Sobretot perquè aquestes anomalies físico-químiques poden trobar una resposta més plausible en augments de l'activitat volcànica i/o tectònica que van ocórrer en la mateixa època, hi ha certes dificultats a l'hora d'establir fenòmens geològics que sembla que van passar durant un interval de temps relativament curt (de segles o mil·lennis) i no es pot saber de cap manera com podria haver funcionat una civilitzció pre-humana en el cas de que no treballés necessàriament com la nostra. Malgrat que en aquest moment la Hipòtesi Silúrica no sembla ser una proposta fiable, pot servir en un futur per poder estudiar tant les implicacions que tindrà la nostra petjada en el registre geològic ulterior com per poder explicar d'una altra manera certes anomalies trobades a l'hora d'estudiar el passat climàtic del nostre planeta. Sempre hi pot acabar havent la possibilitat de que es pugui definir una civilització pre-humana i fins i tot de especular sobre quina espècie animal l'hauria construït.

L'extinció de finals del Permià.

El Paleozoic va acabar amb la major extinció de la història de la Terra. Marca el límit entre el Permià (era Paleozoica) i el Triàsic (era Mesozoica). Van desaparèixer fins a un 96% de totes les espècies marines, un 70% de les espècies de vertebrats terrestres i és l'única extinció massiva coneguda d'insectes.

 Els paleontòlegs pensen que l'extinció només va durar 300.000 anys, (un espai de temps geològicament curt) entre 252'3 i 251'4 M.A., però malgrat l'enorme pèrdua de biodiversitat, la vida a la Terra va trigar més temps a recuperar-se que en altres extincions.

TEORIES SOBRE LES POSSIBLES CAUSES DE L'EXTINCIÓ

Aquí parlaré sobre algunes de les teories sobre les possibles causes de l'extinció:

Vulcanisme: La teoria més acceptada és sobre l'erupció de varis volcans durant el període de l'extinció. A les Trappes Siberianes, més de 200.000 kilòmetres quadrats van quedar coberts per rius de lava. L'erupció de les Trappes Siberianes va ser l'erupció volcànica més gran de la història de la Terra i va durar 2 milions d'anys. Aquesta activitat volcànica alliberà a l'atmosfera quantitats enormes de gasos d'efecte hivernacle que produeixen un escalfament global. Això, combinat amb la pluja àcida i un breu refredament global i altres fenòmens meteorològics haurien amenaçat els éssers vius a escala global.

Alliberació de metà: Els indicis geoquímics indiquen una altra font d'escalfament, la gran alliberació de metà dels sediments dels fons marins, desencadenada potser per l'activitat volcànica. L'aigua marina es van tornar pobra en oxigen, amb el que va morir una bona part de la cadena alimentària marina.

Impacte de meteorit a l'Antàrtida: El juny del 2006, Ralph von Frese va anunciar el descobriment d'un cràter a la Terra de Wilkes, a l'Antàrtida, que possiblement causà l'extinció permiana. És un cràter de 500 km de diàmetre, situat a més d'un quilòmetre i mig per sota del casquet polar i és 2 vegades més gran que el cràter de Chicxulub.

Uns mesuraments fets amb satèl·lits de la NASA mostren un mascon, (concentració en massa de material del mantell que ha penetrat i es troba a l'escorça terrestre) i que sembla haver arribat entre fa 500 i 100 M.A., un marge de temps que pot incloure l'extinció permiana. Si fos veritat,  ho podrien relacionar amb algunes poques mostres d'iridi (un element associat amb els meteorits) del límit P-T (Permià-Triàsic).

Una combinació: Alguns científics creuen que, per exterminar gairebé tota la vida terrestre, l'extinció permiana hauria estat provocada per una combinació dels fenòmens que explicat abans i alguns més.  

Els sediments basàltics siberians només cobreixen 675.000 quilòmetres quadrats, però les estimacions indiquen que la seva superfície original era molt major. Algunes colades tenien cents de metres de profunditat i s'ha trobat una capa de toba volcànica d'una profunditat mitja de 20 m que abasta 30.000 kilòmetres quadrats.

Just després de l'extinció, els fongs van ser els organismes més abundants, però també van sobreviure uns pocs rèptils de l'exterminació. Entre ells hi ha els Proterosúquids (un crani a la imatge), 2 famílies de Dicinodonts i alguns Cinodonts.

  

Jaciments del Lopingià.

1: Conca del Karoo (Sudàfrica): A finals del Permià, la vida terrestre es feia molt més diversa respecte a la varietat d'espècies i a les relacions ecològiques. La conca del Karoo (Sudàfrica) ens permet treure el cap a aquest període i ens revela més de setanta classes de Tetràpodes, entre ells diverses espècies de Teràpsids.

La conca, d'uns 1.500 km d'ample, estava solcada per rius que arrossegaven enormes volums de sediments des de les muntanyes antàrtiques cap al sud. Al voltant de les planures d'inundació, dels llacs i de les basses creixien varies plantes de pantà com els Equisetaceae, les falgueres i les falgueres amb llavors. Les pluges eren freqüents a la regió i produïen inundacions estacionals que ofegaven els animals, per aquest motiu les seves restes s'han convertit en fòssils molt ben conservats.

S'han trobat restes de varis Teràpsids a diferents zones del món, prova de que aquests animals migraven a través del gran continent Pangea. Un bon exemple és el Lystrosaurus, que s'ha trobat a l'Antàrtida, Sudàfrica, Xina, Índia i Rússia.

2: Conca del Volga (Rússia): La conca del riu Volga a Rússia és on el geòleg Roderick Murchison va reconèixer una característica sèrie d'estrats vermells per damunt dels del Carbonífer i el va anomenar Sistema Permià, en record de Perm, la capital de la regió (veure article "El període Permià"). Des de llavors, el Permià ha passat a ser un període geològic reconegut internacionalment.
Ja es coneixien vertebrats fòssils, entre ells Teràpsids (que per llavors se'ls considerava una raça arcaica de mamífers). A les expedicions fetes durant el segle XX pel paleontòleg rus Ivan Efremov es van descobrir centenars d'esquelets, entre ells el del Seymouriamorf Kotlassia, que vivia a la ribera dels rius, i del Gorgonòpsid Inostrancevia i del Scutosaurus.

A Rússia també s'han trobat uns altres Sinàpsids depredadors amb dents de sarbre encara més estranys. Entre ells hi ha el Biarmosuchus, l'Ivantosaurus, l'Eotitanosuchus i el Titanophoneus, que pertanyen als grups dels Dinocèfals i els Biarmosucs.

Jaciments del Cisuralià i el Guadalupià.

1:Bromacker (Alemanya).

Aquest ric jaciment del Permià Cisuralià va ser descobert la dècada del 1980 a prop de Bromacker (Alemanya). Als dipòsits de sorra i fang del que havia estat una planura al·luvial elevada solcada per rius petits fa 290 M.A., s'han trobat restes abundants de Tetràpodes ben conservades.

Moltes d'aquestes espècies apareixen únicament en aquest jaciment, però hi ha alguns animals que s'han trobat en altres parts del món. Uns exemples d'aquest tipus d'animals són els amfibis terrestres Diadectes i Seymouria i els Pelicosaures amb vela dorsal Dimetrodon i Edaphosaurus, que s'han trobat a la formació rocosa de "Reds Beds" (Texas, E.E.U.U.).

Un dels animals més interessants de Bromacker és l'Edibamus, un herbívor de 25 cm, que és el rèptil bípede més antic que es coneix fins ara i que era capaç de córrer amb les seves llargues potes posteriors.

Les restes del Dimetrodon s'han trobat tant a jaciments nord-americans com europeus i s'han trobat esquelets complets. Altres Pelicosaures que s'han trobat als 2 continents són l'Edaphosaurus, l'Ophiacodon i el Sphenacodon.

Els Seymouriamorfs eren un grup d'Antracosaures Reptiliomorfs entre els quals figuraven formes terrestres i aquàtiques, totes carnívores.

2: Mines de carbó de Queensland i Nova Gales del Sud (Austràlia).

Les mines de carbó d'Austràlia produeixen més de 350 milions de tones de carbó a l'any. Aquestes vetes de carbó de 30 metres tindrien una profunditat de 300 metres abans de la sedimentació i tarden uns 300.000 anys en formar-se. En aquestes mines s'han trobat restes de plantes prehistòriques d'un bosc pantanós del Permià.

La jungla permiana estava dominada per les falgueres Pteridospermatofitines o falgueres amb llavors de la mida d'arbres, com el Glossopteris i el Gangamopteris, junt amb algunes coníferes, Licopodiàcies i Equisetàcies. Encara que hi havia una vegetació abundant, hi havia pocs Tetràpodes terrestres herbívors i també hi havia una escassa varietat d'insectes.

Fulles de Glossopteris. Les fulles d'aquesta falguera gegant de 4 metres són allargades i amb un nervi central prominent.

Animals del Permià

A l'anar minvant la glaciació del Carbonífer, van pujar les temperatures i va començar una nova guerra entre les diferents classes de Tetràpodes pel predomini a terra ferma. Va ser en aquella època quan es va desenvolupar una fauna totalment terrestre i van aparèixer els primers grans herbívors i carnívors terrestres.

Als rius, llacs i aiguamolls del Permià els principals depredadors eren els amfibis Temnospòndils semblants als cocodrils, com l'Eryops de 2 m de llargada, que compartien el medi amb els Lepospòndils més petits i diversos tipus de peixos. Alguns amfibis Seymouriamorfs i Diadectomorfs vivien tot el temps a terra ferma.

En aquell període, els rèptils van arribar a tenir una mida gran per primera vegada i van començar a representar una amenaça als amfibis terrestres. La majoria dels Amniotes de llavors formaven part dels Sinàpsids, ja que al Permià els avantpassats dels mamífers van prosperar més que en cap altre període.  Els Pelicosaures es van extingir a finals del període, però alguns tipus de Teràpsids van sobreviure fins al Triàsic. Entre els altres rèptils, hi havia Diàpsids arborícoles, els grans Anàpsids Pareiasàurids i els Proterosúquids, els primers Arcosaures.

Els dipòsits marins Permians són rics en fòssils de mol·luscs (en especial Ammonits, que van desaparèixer al Cretaci), equinoderms i Trilòbits, que es van extingir en aquest període.

Els Sinàpsids carnívors van ser els primers que van desenvolupar dents canines especialitzades per a matar. I alguns tenien dents de sabre. 

El període Permià

El Permià és l'últim període del Paleozoic, va començar fa uns 299 milions d'anys i va acabar fa uns 251 M.A. i segueix el Carbonífer i està seguit pel Triàsic. El final d'aquest període està marcat per l'extinció en massa més mortífera de l'Eó Fanerozoic, que s'anomena Extinció Permiana i que va acabar amb gairebé tots els animals ( fins a un 96 % de totes les espècies marines i un 70 % de les espècies de vertebrats terrestres). El nom Permià ve dels jaciments del mateix període que es troben al Territori de Perm (Rússia) i el nom va ser encunyat pel geòleg escocès Roderick Murchison. Els jaciments permians consisteixen majoritàriament de  plataformes continentals i d'aigües marines someres.

El Permià es divideix en 3 èpoques principals: Cisuralià o Inferior, Guadalupià o Mitjà i Lopingià o Superior. El Cisuralià es divideix en les etapes del Asselià, el Sakmarià, l'Artinskià i el Kungurià. El Guadalupià es divideix en Roadià, Wordià i Capitanià. I el Lopingià es divideix en Wujiapingià i Txangsingià.

PALEOGEOGRAFIA DEL PERMIÀ

Durant el Permià, totes les grans masses terrestres de la Terra excepte algunes zones de l'Àsia oriental estaven agrupades en el supercontinent Pangea, que vorejava l'equador i arribava fins als pols i també existia un sol i gegantesc oceà anomenat Pantalassa. Com que hi havia moltes zones molt allunyades del mar i probablement no hi havia gaires precipitacions, els deserts eren molt comuns a Pangea. Aquestes condicions seques afavorien les Gimnospermes, plantes amb les llavors dins una coberta protectora. També van aparèixer durant aquest període les coníferes actuals, el ginkgo i les ciques.

Les Gimnospermes són unes plantes en que les seves llavors no estan protegides per un fruit , si no que queden lliures en una pinya o estructures semblants. Un exemple molt comú de Gimnospermes són els pins.

Mapa del Permià. Aquí es pot veure molt bé que totes les masses continentals actuals estan unides en una sola massa continental que s'estén de pol a pol. Gairebé tota l'altra meitat de la Terra està formada per l'oceà Pantalassa. 

L'Era Paleozoica

L'era paleozoica va durar des de l'explosió Cambriana fa 540 M.A., fins fa 248 M.A. , quan va ocórrer la gran extinció de finals del Permià. Es divideix en els períodes Cambrià (540-505 M.A.), Ordovicià (505-438 M.A.), Silurià (438-408 M.A.), Devonià (408-360 M.A.), Carbonífer (360-280 M.A.) i Permià (280-248 M.A.). En el Cambrià va ocórrer la gran explosió de vida, en l'Ordovicià van aparèixer les primeres plantes, al Silurià van aparèixer peixos amb mandíbula i els insectes, al Devonià van aparèixer els taurons i els primers animals vertebrats terrestres, els amfibis. Els rèptils van aparèixer al Carbonífer i van començar la seva dominació de la Terra al Permià. Al Permià tots els continents actuals, estaven units en el "super-continent Pangea".

Als períodes Ordovicià i Silurià, el depredador principal era aquest calamar gegant anomenat Orthocon.

Al Devonià, el Dunkleosteus era el rei dels peixos. Menjava altres peixos placoderms, que estaven cuirassats.

La reina dels cels del Carbonífer era la libèl·lula gegant Meganeura, que era tan gran com una àguila!!!

El Postosuchus, el Dimetrodon i l'Inostrancevia eren els rèptils carnívors més grans de finals de l'era Paleozoica.