Un nuovo studio dell'Università di Washington mostra che la comprensione da manuale dell'erosione chimica globale, in cui le rocce si dissolvono, lavato giù i fiumi e alla fine finisce sul fondo dell'oceano per ricominciare il processo, non dipende dalla temperatura della Terra nel modo in cui credevano i geologi.

Lo studio, pubblicato il 22 maggio sulla rivista ad accesso libero Comunicazioni sulla natura , esamina un aspetto chiave del ciclo del carbonio, il processo mediante il quale gli atomi di carbonio si muovono nell'aria, rocce e gli oceani. I risultati mettono in discussione il ruolo delle rocce nell'impostare la temperatura del nostro pianeta su lunghe scale temporali.

"Capire come la Terra è passata da un clima di serra nell'era dei dinosauri a oggi potrebbe aiutarci a capire meglio le conseguenze a lungo termine dei futuri cambiamenti climatici, " ha detto l'autore corrispondente Joshua Krissansen-Totton, uno studente di dottorato UW in Scienze della Terra e dello spazio.

L'attuale comprensione è che il clima della Terra è controllato per periodi di milioni di anni da un termostato naturale legato all'erosione delle rocce. L'anidride carbonica viene rilasciata nell'aria dai vulcani, e questo gas può quindi dissolversi nell'acqua piovana e reagire con rocce continentali ricche di silicio, provocando l'erosione chimica delle rocce. Questo carbonio disciolto scorre poi lungo i fiumi nell'oceano, dove alla fine viene rinchiuso nel calcare contenente carbonio sul fondo del mare.

Essendo un potente gas serra, l'anidride carbonica atmosferica intrappola anche il calore del sole. E una Terra più calda aumenta il tasso di alterazione chimica sia causando più precipitazioni sia accelerando le reazioni chimiche tra l'acqua piovana e la roccia. Col tempo, riducendo la quantità di anidride carbonica nell'aria con questo metodo si raffredda il pianeta, alla fine riportando il clima a temperature più moderate, o almeno così recita l'immagine dei libri di testo.

"L'idea generale è che se viene rilasciata più anidride carbonica, il tasso di invecchiamento aumenta, e i livelli di anidride carbonica e la temperatura sono moderati, " co-autore David Catling, un professore UW di scienze della Terra e dello spazio. "È una sorta di termostato a lungo termine che protegge la Terra dal diventare troppo caldo o troppo freddo".

Il nuovo studio è iniziato quando i ricercatori hanno deciso di determinare le condizioni durante la prima vita sulla Terra, da circa 3,5 a 4 miliardi di anni fa. Hanno prima testato le loro idee su quello che credevano essere un periodo di tempo abbastanza ben compreso:gli ultimi 100 milioni di anni, quando rocce e fossili di temperature, esistono livelli di anidride carbonica e altre variabili ambientali.

Il clima della Terra 100 milioni di anni fa era molto diverso da oggi. Durante il Cretaceo medio, i poli erano da 20 a 40 gradi Celsius più caldi di quelli attuali. L'anidride carbonica nell'aria era più del doppio delle concentrazioni odierne. I mari erano 100 metri (330 piedi) più alti, e i dinosauri si aggiravano vicino ai poli privi di ghiaccio.

I ricercatori hanno creato una simulazione al computer dei flussi di carbonio necessari per abbinare tutti i record geologici, riproducendo così il drammatico passaggio dal caldo medio Cretaceo ad oggi.

"Abbiamo scoperto che per essere in grado di spiegare tutti i dati:temperatura, CO2, chimica dell'oceano, tutto:la dipendenza dell'erosione chimica dalla temperatura deve essere molto più debole di quanto comunemente si credesse, "Ha detto Krissansen-Totton. "Devi anche avere qualcos'altro che cambia i tassi di invecchiamento che non ha nulla a che fare con la temperatura".

I geologi avevano precedentemente stimato che un aumento della temperatura di 7 °C avrebbe raddoppiato il tasso di alterazione chimica. Ma i nuovi risultati mostrano che più di tre volte quel salto di temperatura, o 24 C, è necessario per raddoppiare la velocità con cui la roccia viene lavata via.

"È solo un termostato molto meno efficiente, "Ha detto Krissansen-Totton.

Gli autori suggeriscono che un altro meccanismo che controlla il tasso di alterazione degli agenti atmosferici potrebbe essere la quantità di terra esposta sul livello del mare e la pendenza della superficie terrestre. Quando l'altopiano tibetano si formò circa 50 milioni di anni fa, le superfici più ripide potrebbero aver aumentato il tasso globale

di agenti atmosferici chimici, abbattendo più CO2 e portando il clima alle temperature più moderate di oggi.

"Ripensandoci, i nostri risultati hanno molto senso, " Catling ha detto. "Le rocce ci dicono che la Terra ha avuto grandi sbalzi di temperatura nel corso della storia geologica, quindi il termostato naturale della Terra non può essere molto stretto".

I loro calcoli indicano anche una relazione più forte tra la CO2 atmosferica e la temperatura, nota come sensibilità climatica. Il raddoppio della CO2 nell'atmosfera alla fine ha innescato un aumento di 5 o 6 gradi Celsius delle temperature globali, che è circa il doppio delle proiezioni tipiche per il cambiamento di temperatura nel corso dei secoli per un simile raddoppio di CO2 dovuto alle emissioni umane.

Anche se non l'ultima parola, ricercatori hanno detto, questi numeri sono cattive notizie per i cambiamenti climatici di oggi.

"Ciò che significa tutto questo è che a lungo termine, i nostri lontani discendenti possono aspettarsi più riscaldamento per molto più tempo se i livelli di anidride carbonica e le temperature continuano ad aumentare, " ha detto Catling.

I ricercatori ora applicheranno i loro calcoli ad altri periodi del passato geologico.

"Questo avrà implicazioni per i cicli del carbonio per altre volte nella storia della Terra e nel suo futuro, e potenzialmente per altri pianeti rocciosi oltre il sistema solare, "Ha detto Krissansen-Totton.