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Con il termine generico di “fossilizzazione” si intende una serie di eventi che da soli od in più stadi successivi, sono in grado di bloccare la degradazione della sostanza organica, preservandola dall’ulteriore disfacimento.
I metodi con cui questo fenomeno può avvenire sono diversi ma, in questo momento, quello che più ci interessa è la cosiddetta “mineralizzazione”.
In parole povere, le sostanze organiche, invece di decomporsi perdendo la loro struttura, vengono progressivamente sostituite da sostanze minerali già presenti nell’ambiente. Le conseguenze più eclatanti di questo processo sono il mantenimento quasi perfetto delle forme originali, abbinato alla successiva imputrescibilità nel tempo futuro.
Premesse queste elementari basi di paleontologia, ci si può porre una domanda.
La composizione dell’ambiente entro cui si compie la mineralizzazione, è in grado di apportare delle specifiche caratteristiche al fossile che si sta formando ?
O, in parole più semplici: analizzando un fossile, è possibile riscontrare nei sali minerali depositati delle caratteristiche che ci aiutano ad identificare la zona in cui è avvenuta la fossilizzazione ?
A complicare il problema dobbiamo considerare che stiamo cercando un metodo relativamente semplice e rapido, per cui abbandoniamo subito l’analisi qualitativa e quantitativa dei singoli minerali componenti, sarebbe troppo lenta e troppo dispendiosa.
Ma il problema può essere aggirato con un metodo di analisi molto più rapido e, con le tecniche moderne, veramente economico: la analisi spettrometrica gamma degli isotopi presenti nel fossile.
Lo strumento utilizzato si chiama Multi Channel Analyzer, per gli amici semplicemente MCA !
Funziona così: il nostro fossile viene messo dentro ad una camera isolata dalle radiazioni esterne ed una speciale sonda rileva tutte le pur minime radiazioni emesse dal campione. Un computer analizza tutte le risposte, le identifica e le separa, formando un grafico che rappresenta in modo sintetico le emissioni degli isotopi presenti.
Naturalmente, prima di procedere con le misurazione, va sempre fatta una accurata taratura per garantire la massima precisione della lettura:
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Spettro di taratura con Ra226
Allo scopo si presta benissimo il Radio-226 presente nelle lancette dei vecchi orologi: nel grafico, oltre al Radio, si vedono bene i picchi degli isotopi del Piombo-214 e del Bismuto-214. Se la risposta del nostro MCA è corretta, i picchi si formeranno esattamente in corrispondenza delle linee rosse di identificazione.
Vediamo allora quali isotopi possono essere presenti nel soggetto e nella matrice minerale che lo ingloba.
Nell’ambiente naturale sono sempre normalmente presenti alcuni radionuclidi formatisi fin dall’origine del sistema solare ed a lunghissimo tempo di emivita come K-40 (1,25 miliardi di anni), Th-232 (1,39 miliardi di anni), U-238 (4,49 miliardi di anni). Questi radionuclidi sono molto diffusi e presenti su tutta la superficie terrestre: la loro distribuzione varia a seconda della storia geologica locale. Saranno in maggiore o minore quantità, ma quasi sempre saranno presenti. Inoltre, nell’atmosfera e nelle acque, sarà sempre presente in quantità variabile un radionuclide gassoso, un isotopo del Radon (Rn-222 , emivita 3,8 giorni), proveniente dalla catena di decadimento dell’U-238, che può accumularsi in luoghi chiusi e raggiungere concentrazioni anche pericolose.
Questo è quindi l’ambiente in cui avviene la mineralizzazione: naturale quindi che la diversa concentrazione dei radionuclidi all’interno dei fossili possa darci preziose indicazioni sulla sua genesi.
Ad esempio, prendiamo questa grossa ammonite trovata a Jos, in Nigeria
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e sottoponiamola a spettrografia gamma mediante il MCA:
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Si nota in complesso un basso livello di radioattività, ma con alcuni isotopi interessanti: da sinistra si nota un picco del Cobalto, poi diversi picchi tipici dell’Antimonio ed infine isotopi del Ferro e dello Zinco (Fe-59 e Zn-65).
Andiamo ora nel deserto del Marocco ed analizziamo un osso di dinosauro trovato in mezzo alle sabbie di Kem Kem:
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Andando a guardare lo spettro di emissione di questo frammento di osso si nota una bassa presenza di isotopi radioattivi: da sinistra Cobalto e Cesio, quest’ultimo di probabile contaminazione recente a seguito dei vari incidenti come Chernobyl o Fokushima.
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Facciamo ora un salto in Germania, nel Pfalz (Palatinato) ed analizziamo un campione di matrice proveniente da una zona anticamente paludosa
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Pur essendo una terreno di origine palustre, la sua composizione è piuttosto varia, pertanto anche gli isotopi radioattivi sono ben rappresentati.
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Da sinistra il Cadmio e poi il Cobalto, l’Attinio e l’Antimonio, e poi il Ferro e tanti altri isotopi, indici di una costituzione mineralogica piuttosto complessa.
Prossima meta del nostro immaginario viaggio è il Madagascar dove andiamo ad esaminare un
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deposito marino del Cretaceo ricco di ammoniti.
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Sempre da sinistra, notiamo la presenza di Uranio, per cui dovremo aspettarci di trovare vari elementi della sua affollata famiglia, con tutti i suoi discendenti, dal Radio giù giù fino al Piombo. Ma poi anche Attinio ed Antimonio, Titanio, Bismuto ed altri.
Torniamo ancora una volta in Marocco, nella zona dell’Atlante, per esaminare dei frammenti di osso di dinosauro del Giurassico:
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In questo caso è interessante la presenza di Europio, una delle “terre rare” che solo negli ultimi anni i chimici sono riusciti ad isolare. Facilmente confondibile con gli altri elementi dello stesso gruppo, ho rifatto una seconda volta calibratura ed analisi, ottenendo comunque lo stesso risultato.
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Ma fermiamo qui la nostra escursione nella paleontologia e nell’analisi spettrometrica: in fin dei conti, io so troppo poco sia dell’una, sia dell’altra. Mi accontento di aver solo curiosato in un campo che non conosco, scoprendo comunque aspetti interessanti e pur utilizzando una strumentazione che è poco più di un giocattolo nelle mani di un vecchio curioso.Dati i miei limiti, non voglio trarre conclusioni, ne aggiungere alcunché a ciò che ho visto e descritto.
Un sentito ringraziamento a Stefano, FOSSIL_1, membro del Forum Paleofox, che mi ha gentilmente fornito i campioni utilizzati in questa mia superficiale escursione nel mondo della Paleontologia.
