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domenica 4 gennaio 2015

Riscaldamento globale: il passato rispecchia il presente.

Da “Phys.org”. Traduzione di MR


Carotaggi di sedimenti estratti dal Bacino di Bighorn in Wyoming e quindi sezionati per lo studio, vengono mostrati in un deposito all'Università di Brema, in Germania. Uno studio dei carotaggi condotto dal geochimico Gave Bowen dell'Università dello Utah ha scoperto che le emissioni di carbonio in atmosfera durante un periodo di riscaldamento globale di quasi 56 milioni di anni fa è stato più simile al cambiamento climatico antropogenico di oggi di quanto si credesse precedentemente. Foto: Bianca Maibauer, Università dello Utah.

Il tasso al quale le emissioni di carbonio hanno riscaldato il clima terrestre quasi 56 milioni di anni fa somiglia al riscaldamento globale moderno ed antropogenico molto di più di quanto si credesse precedentemente, ma ha coinvolto due inpulsi di carbonio in atmosfera, hanno scoperto i ricercatori dell'Università dello Utah ed i loro colleghi. Le scoperte significano che il cosiddetto Massimo Termico del Paleocene-Eocene (PETM)può fornire indizi sul futuro del moderno cambiamento climatico. La buona notizia è che la Terra e gran parte delle specie sono sopravvissute. La cattiva notizia è che ci sono voluti millenni per recuperare da quell'episodio, quando le temperature sono aumentate di 5-8°C. “C'è una nota positiva nel fatto che il mondo ha tenuto, non è finito in fiamme, ha sempre un modo per autocorreggersi e rimettersi in piedi”, dice la geochimica Gabe Bowen dell'Università dello Utah, autore principale dello studio pubblicato sulla rivista Nature Geoscience. “Tuttavia, in questo evento ci sono voluti quasi 200.000 anni perché le cose tornassero alla normalità”.

La Bowen e i suoi colleghi riportano che il carbonato o i noduli di calcare nei carotaggi dei sedimenti del Wyoming mostrano il l'episodio di riscaldamento globale di 55,5 milioni di anni fa hanno coinvolto un rilascio annuale medio di un minimo di 0,9 petagrammi (900 miliardi di kg) di carbonio in atmosfera e probabilmente molto di più su periodi  più brevi. Cioè, “entro un ordine di grandezza di (e forse gli si è avvicinato) dei 9,5 petagrammi (9,5 x 10+12 kg) all'anno associati alle emissioni di carbonio antropogenico moderne”, hanno scritto i ricercatori. Dal 1900, la combustione dei combustibili fossili da parte degli esseri umani ha emesso una media di 3 petagrammi all'anno – anche più prossima al tasso di 55,5 milioni di anni fa. Ogni impulso di emissioni di carbonio è durato non più di 1.500 anni. Le precedenti prove contrastanti indicavano che il rilascio di carbonio è durato un valore che va da meno di un anno decine di migliaia di anni. La nuova ricerca mostra che i livelli di carbonio atmosferico sono tornati alla normalità entro poche migliaia di anni dopo il primo impulso, probabilmente quando il carbonio si è dissolto nell'oceano. Ci sono voluti fino a 200.000 anni perché le condizioni si normalizzassero dopo il secondo impulso.

Il nuovo studio ha anche escluso come improbabili alcune cause teorizzate dell'episodio di riscaldamento, fra i quali l'impatto di un asteroide, la fusione del permafrost, la combustione di suoli ricchi di materia organica o il prosciugamento dei canali marittimi. Piuttosto, le scoperte suggeriscono, in termini di tempistica, che le cause più probabili abbiano compreso la fusione degli idrati di metano nel fondo del mare, conosciuti come clatrati, o l'attività vulcanica che ha riscaldato rocce ricche di materiale organico rilasciando metano. “Il PETM si è distinto come esempio lampante, anche se contestato, di come l'accumulo di biossido di carbonio atmosferico del 21° secolo possa alterare il clima, gli ambienti e gli ecosistemi in tutto il mondo”, dice la Bowen, professoressa associata di geologia e geofisica all'Università dello Utah. “Questo nuovo studio rafforza il collegamento”, aggiunge. “Il rilascio di carbonio di allora è stato molto simile alle emissioni umane da combustibili fossili di oggi, quindi potremmo imparare molto sul futuro dai cambiamenti nel clima, dalle piante e dalle comunità di animali di 55,5 milioni di anni fa”. La Bowen ha tuttavia avvertito che il clima globale era già molto più caldo di oggi quando è cominciato il riscaldamento del Paleocene-Eocene e che non c'erano calotte glaciali, “quindi il tutto si è svolto su un campo di gioco diverso di quello che abbiamo oggi”.



Questa immagine mostra la geochimica Gabe Bowen dell'Università dello Utah mentre lavora sui carotaggi dei sedimenti del Wyoming in un laboratorio in Germania per uno studio che ha mostrato che il riscaldamento globale di oggi è più simile all'episodio di cambiamento climatico di quasi 56 milioni di anni fa di quanto avessimo pensato. Foto: Gabe Bowen, Università dello Utah.


Il coautore dello studio Scott Wing, un paleobiologo della Smithsonian Institution a Washington, aggiunge: “Questo studio ci fornisce la migliore idea fino a questo momento di quanto rapidamente sia stata rilasciata questa grande quantità di carbonio all'inizio dell'evento di riscaldamento globale che chiamiamo PETM. La risposta è solo qualche migliaio di anni o meno. Ciò è importante perché significa che l'antico evento è avvenuto ad un tasso più simile a quello del riscaldamento globale antropogenico di quanto ci siamo mai resi conto”. La Bowen e Wing hanno condotto lo studio con dottoressa in geologia e geofisica dell'Università dello Utah Bianca Maibauer e con il tecnico Amy Steimke; con Mary Kraus dell'Università del Colorado, a Boulder; Ursula Rohl eThomas Westerhold dell'Università di Brema, in Germania; Philip Gingerich dell'Universita del Michigan e William Clyde dell'Università del New Hampshire. Lo studio è stato finanziato dalla Fondazione Nazionale delle Scienze e dalla Fondazione di Ricerca Tedesca.

Effetti del riscaldamento del Paleocene-Eocene

La Bowen dice che la ricerca precedente ha mostrato che durante il perido caldo del Paleocene-Eocene c'è stato “un aumento della tempestosità in alcune aree e di aridità in altre. Vediamo una migrazione su scala continentale di animali e piante, le gamme variano. Vediamo solo una piccola di estinzione – alcuni gruppi di foraminiferi delle profondità marine, organismi unicellulari che si estinguono all'inizio di questo evento. Non molto altro si è estinto. Vediamo emergere la prima ondata di mammiferi moderni, compresi gli antichi primati e gli ungulati”, aggiunge. Gli oceani sono diventati più acidi, come lo sono ora. “Abbiamo guardato attraverso il tempo registrato nelle rocce, e questo evento di riscaldamento spicca, e tutto accade contemporaneamente”, dice la Bowen. “Possiamo tornare indietro nella storia della Terra e dire com'era quel mondo, ed è del tutto coerente con l'aspettativa che il cambiamento climatico di oggi sarà associato con questi altri tipi di cambiamento”. Il PETM indica anche la possibilità di un cambiamento climatico fuori controllo peggiorato da retroazioni. “Il fatto che abbiamo due rilasci potrebbe suggerire che il secondo sia stato alimentato dal primo”, forse, per esempio, se il primo riscaldamento ha aumentato le temperature del mare a sufficienza da fondere enormi quantità di metano ghiacciato, dice la Bowen.

Trivellare nel passato della Terra

Il nuovo studio è parte di un grande progetto di trivellazioni per capire l'episodio di riscaldamento di 56 milioni di anni fa, che la Bowen dice essere stato scoperto per la prima volta nel 1991. I ricercatori hanno trivellato lunghi campioni di sedimento in forma cilindrica da due sondaggi a Polecat Bench nel bacino di Bighorn nel nord del Wyoming, ad est di Cody e appena a nord di Powell.


Un arcobaleno appare sul sito di trivellazione finanziato dalla Fondazione Nazionale delle Scienze nel bacino di Bighorn, in Wyoming. In uno studio condotto dalla geochimica dell'Università dello Utah Gabe Bowen, i carotaggi del sedimento trivellati nel sito hanno rilevato che un episodio di riscaldamento globale di quasi 56 milioni di anni fa somiglia a quello di oggi in termini di dimensione e durata di rilasci di carbonio in atmosfera. Foto: Elisabeth Denis, Università di Stato della Pennsylvania.


“Questo sito è stato scavato per oltre 100 anni dai paleontologi che studiavano i fossili dei mammiferi”, dice la Bowen. “Esso documenta la transizione dai primi mammiferi che vediamo dopo l'estinzione dei dinosauri ai mammiferi dell'Eocene, che sono in gruppi oggi familiari. C'è una grande sequenza stratigrafica di più di 2 km di rocce, da 65 milioni a 52 milioni di anni fa”. Il riscaldamento del Paleocene-Eocene è registrato negli strati di suolo alluvionale di roccia rossa, marrone e ruggine della formazione di Willwood, specificatamente intorno ai noduli di carbonato grigi e grigio-marroni presenti in quelle rocce. Hanno un diametro che va da 5 a 0,25 cm. Misurando i rapporti degli isotopi di carbonio nei noduli, i ricercatori hanno scoperto che durante ognuno dei rilasci di carbonio di 1.500 anni, il rapporto del carbonio-13 rispetto al carbonio-12 nell'atmosfera è declinato, indicando due grandi rilasci di biossido di carbonio o metano, entrambi gas serra da materiale vegetale. Il declino è stato di tre parti per 1000 nel primo impulso e di 5,7 parti per 1000 nel secondo. Le prove precedenti provenienti dai sedimenti marini di altri siti sono coerenti coi due impulsi di carbonio dell Paleocene-Eocene, il che “significa che non pensiamo che sia qualcosa di specifico del Wyoming del nord”, dice la Bowen. “Pensiamo che rifletta un segnale globale”.

Cosa ha causato il riscaldamento preistorico?

Il doppio rilascio di carbonio al confine temporale del Paleocene-Eocene praticamente esclude l'impatto di un asteroide o di una cometa perché una tale catastrofe sarebbe stata “troppo rapida” per spiegare i 1.500 anni di durata di ognuno dei due impulsi di carbonio, dice la Bowen. Un'altra teoria è che l'ossidazione della materia organica – quando il permafrost si è fuso, quando i suoli torbosi sono bruciati o quando le vie marittime si sono prosciugate – possa aver causato il riscaldamento del Paleocene-Eocene. Ma ciò avrebbe impiegato decine di migliaia di anni, di gran lunga più lento di quanto abbia scoperto lo studio, aggiunge. I vulcani che rilasciano gas di carbonio sarebbero stati a loro volta troppo lenti. La Bowen dice che i due rilasci di carbonio relativamente rapidi (circa 1.500 anni) sono più coerenti con un riscaldamento dell'oceano o una sommovimento sottomarino che ha innescato la fusione del metano ghiacciato nel fondo dell'oceano e grandi emissioni in atmosfera, dove è diventato nei decenni biossido di carbonio. Un'altra possibilità è un'intrusione massiccia di roccia fusa che ha riscaldato le sottostanti rocce ricche di sostanza organica e rilasciato molto metano.