Dai sedimenti oceanici una finestra sul caldo futuro del mondo

Circa 60 milioni di anni fa, la Terra subì un aumento drammatico nelle temperature e, come rivela ora l’analisi dei sedimenti dei fondali marini, diminuirono in modo significativo i livelli di ossigeno disciolto nell’acqua degli oceani. Lo studio di questi fenomeni offre una più chiara comprensione del modo in cui la Terra risponde ai cambiamenti climatici e può fornire una nuova e utile misura per valutare il punto in cui ci troviamo nell’attuale tendenza al riscaldamento.

Scavare nel passato del nostro pianeta potrebbe aiutare a prepararci a un futuro molto caldo.
Circa 55,9 milioni di anni fa si verificò un drammatico picco nelle temperature, il cosiddetto Massimo termico del Paleocene-Eocene (PETM). Fu un'epoca caratterizzata da variazioni nella produttività dell'oceano, nel ciclo dell'acqua, nell'acidificazione degli oceani e nelle migrazioni di animali terrestri. Uno studio condotto da ricercatori britannici conferma ora che negli oceani vi era una minor quantità di ossigeno disciolto.

Allo stesso modo, oggi le zone scarsamente ossigenate indotte dagli attuali cambiamenti climatici stanno minacciando la vita marina e l'alimentazione umana che dipende dal mare. Secondo uno studio del 2009, nel corso degli ultimi 50 anni le zone anossiche nel Pacifico settentrionale e negli oceani tropicali si sono ampliate.

Per dare un’occhiata al clima antico alla ricerca di indizi sul futuro che ci aspetta, il paleoceanografo Alex Dickson e i suoi colleghi dell'Open University in Inghilterra, hanno analizzato campioni di sedimenti raccolti nel quadro dell’Integrated Ocean Drilling Program, un progetto internazionale di ricerca marina.

Le carote di sedimenti sono state estratte dalla dorsale di Lomonosov, nell'Oceano Artico. I ricercatori hanno stimato l'entità dell’abbassamento dell’ossigeno nell’acqua degli oceani mondiali misurando il rapporto tra i diversi isotopi di molibdeno nei campioni. I rapporti "implicano un livello di deossigenazione limitato, ma significativamente più elevato negli ambienti marini rispetto a oggi", scrive il gruppo di ricerca nel numero di luglio della rivista "Geology".

I sedimenti marini analizzati dai ricercatori sono "neri, arenosi", ricchi di zolfo e poveri di ossigeno. La percentuale di sedimenti del fondo marino ricchi e poveri di ossigeno regola l'equilibrio degli isotopi di molibdeno. In ambienti ben ossigenati, gli isotopi leggeri del molibdeno aderiscono alla superficie degli ossidi di manganese, spiega Dickson. Ma questo processo, chiamato adsorbimento, avviene lentamente. Un singolo atomo di molibdeno può vagare per il mare per diverse centinaia di migliaia di anni, in media, prima che sia adsorbito.

Nei sedimenti marini a bassa concentrazione di ossigeno, ma ad alta presenza di zolfo, tuttavia, tutti gli isotopi del molibdeno sono catturati rapidamente, indipendentemente dal loro peso. Pertanto, i sedimenti ricchi di zolfo e poveri di ossigeno riflettono la composizione degli isotopi di molibdeno nell’acqua marina durante il tempo di deposizione del sedimento. Una volta stimato, questo rapporto fornisce un modo per calcolare i diversi livelli di ossigenazione dell'antico oceano.

Un’ulteriore interessante scoperta riguarda un certo numero di campioni con rapporti isotopici fuori dal range solitamente osservato. I valori estremamente bassi possono riflettere un periodo di vulcanismo idrotermale, ipotizza Dickson, o condizioni chimiche inusuali, come un pH alterato dell’acqua di mare. Per trovare la risposta i ricercatori avrebbero bisogno di analizzare altre firme isotopiche. Dickson spera di riuscire ad analizzare altri campioni di sedimento simili a quelli studiati. I banchi di ghiaccio alla deriva rendono difficile le perforazioni nel Mar Glaciale Artico, e fra le carote a disposizione del gruppo di ricerca mancava una sezione vicina all'inizio del Massimo termico del Paleocene-Eocene.

Tim Lyons, professore di biogeochimica all’Università della California e Riverside, elogia i ricercatori per l'approfondito studio che indica come uno dei primi a validare sperimentalmente l'idea che il riscaldamento durante il Massimo termico del Paleocene-Eocene abbia portato a bassi livelli di ossigeno negli oceani. Lyons, che non era coinvolto nello studio, specifica che lo studio non prova che i bassi livelli di ossigeno abbiano causato un’estinzione di massa degli organismi marini, ma indica che qualcosa nell'ambiente oceanico era "potenzialmente molto diverso. E la parte mancante delle registrazioni geologiche potrebbe essere ancora più drammatica ".

I risultati dello studio sono importanti per i cambiamenti climatici di oggi, dice Lyons. "Speriamo – aggiunge - di avere ascolto: questo tipo di fenomeno su larga scala potrebbe avere un grande impatto sul mare e sul nostro rapporto con l'oceano."

Il Massimo termico del Paleocene-Eocene ha alcune somiglianze con l’attuale cambiamento climatico, ma anche differenze importanti. Diversi dati suggeriscono che il riscaldamento rapido avvenuto molti milioni di anni fa sia stato innescato da una grande quantità di carbonio rilasciata in atmosfera, ma la causa esatta non è chiara. Durante questo periodo, le temperature salirono di circa 5-8 gradi Celsius in poche decine di migliaia di anni. Le temperature di oggi potrebbero essere legate a un riscaldamento di analoga entità, ma il cambiamento sta avvenendo nel corso di un paio di secoli e il rilascio di anidride carbonica è fino a un ordine di grandezza più veloce, osserva Dickson.

Inoltre, il Massimo termico del Paleocene-Eocene è avvenuto durante un periodo di clima mite, una fase del ciclo della Terra caratterizzata da temperature calde e scarse aree con lastre di ghiaccio di grandi dimensioni. Al contrario, attualmente il pianeta ha un clima "glaciale", ma il cambiamento climatico moderno attribuito alle attività umane ha allontanato il pianeta da una possibile glaciazione.

"A detta di tutti, quello che stiamo vedendo oggi è qualcosa di più estremo", dice Dickson. L'antico ambiente oceanico era certamente influenzato da un modello di circolazione oceanica diverso da quello che vediamo oggi, spiegano i ricercatori. Tuttavia, si sa molto poco sulle specificità di questo modello. Anche con questi caveat, lo studio del Massimo termico del Paleocene-Eocene offre agli scienziati una più chiara comprensione del modo in cui la Terra risponde ai cambiamenti climatici e può fornire una nuova e utile misura per valutare il punto in cui ci troviamo nell’attuale tendenza al riscaldamento.
[fonte scientificamerican]

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