Il picco della vita sulla terra

Devi adesso alla fine capire di quale universo sei parte e di quale amministratore dell'universo la tua esistenza è un effluvio e che un tempo limite è fissato per te e che se non lo usi per schiarire le nebbie della tua mente, se ne andrà, e tu te ne andrai, e non ritornerà mai più. 
(Marco Aurelio, "meditazioni", Libro II)

Una delle cose che peggiori del dibattito attuale sul clima è come è stato impoverito, banalizzato, addirittura brutalizzato. La scienza del clima è stata trattata come se i suoi risultati dipendessero veramente soltanto da quello che alcuni climatologi si dicevano in lettere scritte 10 anni fa, dal fatto che in Inghilterra si facesse o no il vino nel medio evo, e se a Castelfranco di Sotto oggi faccia freddo o caldo.

Così, la maggior parte del pubblico non ha potuto capire quello che è veramente la moderna scienza del clima - meglio detto la "scienza dei sistemi terrestri": uno dei massimi trionfi del pensiero umano; la grande rivoluzione scientifica del ventunesimo secolo. E' una rivoluzione  alla pari, come profondità e importanza, con quella dello sviluppo della cosmologia nel ventesimo secolo.

La scienza dei sistemi terrestri, e la climatologia che ne è parte, sono incredibilmente affascinanti; di una profondità e una bellezza che si possono apprezzare soltanto entrandoci dentro con un po' di lavoro. Ma per chi ha tempo e voglia di approfondire, i risultati sono addirittura sconvolgenti. E' lo stesso fascino della cosmologia che descrive la nascita, la vita, e la morte dell'universo. La scienza dei sistemi terrestri descrive la nascita, la vita e la morte di un intero ecosistema - il nostro.

Tutto ha una durata limitata in questo universo; anche la vita sulla Terra non sarà eterna. Si sa che la vita dipende dalla luce solare e che il Sole ha ancora svariati miliardi di anni di esistenza. Ma le condizioni che permettono alla vita terrestre di esistere sono molto più ristrette: il sole si scalda lentamente e inesorabilmente, circa il 6% in più ogni miliardo di anni. Prima o poi, la radiazione solare sarà troppo intensa per permettere alla vita sulla Terra di esistere. Quindi, abbiamo davanti ancora poche centinaia di milioni di anni prima che la terra diventi troppo calda per ospitare forme di vita biologiche multicellulari. In altre parole, sembrerebbe che abbiamo passato da un pezzo il picco della vita terrestre.

Siamo partiti, circa quattro miliardi di anni fa, da un sole nettamente più debole dell'attuale (circa il 30% in meno) che scaldava un pianeta Terra la cui atmosfera era molto più densa dell'attuale e conteneva probabilmente 10.000 volte più CO2 di oggi. Ecco l'evoluzione dalla concentrazione di CO2 secondo il lavoro di Franck, Bouman e von Bloh*. Altri autori hanno studiato questo intervallo di tempo, trovando risultati simili

Figura tratta da un articolo di Franck et al. * La linea nera rappresenta la concentrazione di CO2 nell'atmosfera dalle origini dell'ecosfera fino a un miliardo e mezzo di anni nel futuro. I dati per il passato sono incerti, ma probabilmente sono giusti come ordine di grandezza. Le bande colorate indicano i tipi di creature viventi che possono esistere: il rosso indica le condizioni in cui possono esistere soltanto i procarioti (principalmente i batteri). La zona verde indica l'esistenza degli eucarioti monocellulari in aggiunta ai procarioti. La zona marrone indica le creature multicellulari in aggiunta agli altri. Notate la drastica riduzione (la scala è logaritmica) della concentrazione di CO2 nel corso dei miliardi di anni di storia del pianeta. La concentrazione di CO2 si è ridotta in parallelo con l'incremento dell'intensità della ragione solare.

Una volta che abbiamo un modello che definisce la concentrazione di CO2 in funzione del tempo, lo possiamo utilizzare per determinare la temperatura planetaria. Quello che succede è che quando la concentrazione di CO2 scende oltre un certo limite; il suo effetto si riduce e non riesce più a regolare la temperatura. L'aumento di irradiazione prende il sopravvento e la Terra comincia a scaldarsi inesorabilmente. A questo punto, la vita entra in sofferenza, sia perchè c'è troppo poco CO2 per le piante, sia perchè è troppo caldo. Ecco qua i risultati:

Figura tratta da un articolo di Franck et al. (*). La linea verde in alto mostra l'evoluzione delle temperature, nella figura in basso si vede l'andamento della produttività biologica della biosfera. In rosso i procarioti (batteri), in verdegli eucarioti, e in marrone le forme di vita multicellulari. Queste ultime dovrebbero estinguersi totalmente fra circa 700 milioni di anni.

Questi dati sono piuttosto approssimati e i modelli non sono dettagliati; ma l'andamento generale è chiaro. Come vedete, c'è stata una vera e propria esplosione della vita multicellulare circa 500 milioni di anni fa - e in fatti si parla di "esplosione del Cambriano". Ma da quel momento in poi, la vita terestre è stata in declino. Altre simulazioni danno l'inizio del declino un po' più tardi, con la fine del periodo paleozoico, circa 250 milioni di anni fa. Ma, in ogni caso, le creature multicellulari dovrebbero scomparire totalmente entro circa 700 milioni di anni; mentre quelle unicellulari hanno ancora un miliardo di anni e più.

Quindi, c'è stato un vero e proprio "picco" della vita qualche centinaio di milioni di anni fa; quando le condizioni di temperatura e di concentrazione della CO2 erano ottimali. Ma, da allora, siamo in declino e non ci riprenderemo più. Per il tempo dell'estinzione finale, fra qualche centinaio di milioni di anni, il supercontinente Pangea si sarà riformato. E' probabile che le ultime forme di vita multicellulare, animali e piante, spariranno dalle coste all'estremo nord e all'estremo sud di un immenso continente, caldissimo e desertico.

Tutto questo a meno di qualche megaprogetto di geo-ingegneria che raffreschi un po' la terra mantenendo però la concentrazione di CO2 a livelli sufficienti per la fotosintesi. Senza di questo, il destino del nostro pianeta è di essere sterilizzato dalla radiazione solare entro il prossimo miliardo di anni.

Questa storia è veramente affascinante. Certo, forse poco rilevante per chi si preoccupa solo di vecchie email e di complotti climatici, ma ci fa capire come funziona il nostro ecosistema e quanto sia fragile la "finestra" di condizioni che ci fa vivere.

(su questo argomento, potete leggere anche i miei post "Il pianeta di Smeraldo" e "Fra 10 miliardi di anni")


(*) Causes and timing of future biosphere extinction
S. Franck, C. Bounama, and W. von Bloh
Biogeosciences Discussions, 2, 1665–1679, 2005
http://www.biogeosciences-discuss.net/2/1665/2005/bgd-2-1665-2005-print.pdf