Chiunque sia preoccupato dall'idea che le persone possano provare a combattere il riscaldamento globale iniettando tonnellate di aerosol di solfato nell'atmosfera terrestre potrebbe voler leggere un articolo nel 1 maggio, Edizione 2017 della rivista Geologia .

Dentro, uno scienziato della Washington University di St. Louis e i suoi colleghi descrivono cosa è successo quando gli impulsi di anidride carbonica atmosferica e aerosol di solfato sono stati mescolati alla fine del periodo geologico dell'Ordoviciano più di 440 milioni di anni fa.

La controparte del tumulto nei cieli era la morte nei mari. In un'epoca in cui la maggior parte del pianeta a nord dei tropici era ricoperta da un oceano e gli organismi pluricellulari più complessi vivevano nel mare, L'85 per cento delle specie animali marine è scomparso per sempre. La fine dell'estinzione Ordoviciano, come è stato chiamato questo evento, è stata una delle cinque più grandi estinzioni di massa nella storia della Terra.

Sebbene i gas siano stati iniettati nell'atmosfera da un massiccio vulcanismo piuttosto che da una prodigiosa combustione di combustibili fossili e in circostanze che non si ripeteranno mai esattamente, forniscono una case history che rivela la potenziale instabilità delle dinamiche climatiche su scala planetaria.

Capire cosa ha causato la fine dell'estinzione dell'Ordoviciano o una qualsiasi delle altre estinzioni di massa nella storia della Terra è notoriamente difficile, ha detto David Fike, professore associato di scienze della terra e planetarie in Arts &Sciences e coautore del documento.

Poiché le antiche atmosfere e gli oceani sono stati da tempo alterati in modo irriconoscibile, gli scienziati devono lavorare da proxy, come le variazioni degli isotopi dell'ossigeno nelle rocce antiche, per conoscere i climi del passato. Il problema con la maggior parte dei proxy, ha detto Fike, specializzato nell'interpretazione delle firme chimiche dell'attività biologica e geologica nel record di roccia, è che la maggior parte degli elementi nella roccia partecipa a così tante reazioni chimiche che un segnale può spesso essere interpretato in più di un modo.

Ma una squadra guidata da David Jones, uno scienziato della terra all'Amherst College, è stato in grado di aggirare questo problema misurando l'abbondanza di mercurio. Oggi, le fonti primarie di mercurio sono le centrali elettriche a carbone e altre attività antropiche; durante l'Ordoviciano, però, la fonte principale era il vulcanismo.

Il vulcanismo coincide con estinzioni di massa con frequenza sospetta, ha detto Fike. Non sta parlando di un vulcano isolato ma piuttosto di massicce eruzioni che hanno coperto migliaia di chilometri quadrati di colate laviche spesse, creando grandi province ignee (LIP). L'esempio statunitense più famoso di LIP è la provincia di Columbia River Basalt, che copre la maggior parte della parte sud-orientale dello stato di Washington e si estende al Pacifico e all'Oregon.

I vulcani sono plausibili forze climatiche, o cambiare agenti, perché rilasciano sia anidride carbonica che può produrre un riscaldamento a effetto serra a lungo termine sia anidride solforosa che può causare un raffreddamento riflettente a breve termine. Inoltre, l'erosione di vaste pianure di roccia appena esposta può attirare l'anidride carbonica atmosferica e seppellirla come minerali calcarei negli oceani, provocando anche il raffreddamento.

Quando Jones ha analizzato campioni di roccia dell'età dell'Ordoviciano della Cina meridionale e del Monitor Range in Nevada, ha trovato concentrazioni di mercurio anormalmente elevate. Alcuni campioni contenevano 500 volte più mercurio rispetto alla concentrazione di fondo. Il mercurio è arrivato in tre impulsi, prima e durante l'estinzione di massa.

Ma cosa è successo? Doveva essere una sequenza di eventi insolita perché l'estinzione (atipicamente) ha coinciso con la glaciazione ed è avvenuta anche in due impulsi.

Quando gli scienziati iniziarono a ricostruire la storia, hanno cominciato a chiedersi se la prima ondata di eruzioni non avesse spinto il clima della Terra in uno stato particolarmente vulnerabile, preparandolo per una catastrofe climatica innescata da eruzioni successive.

La prima ondata di eruzioni ha creato un LIP il cui invecchiamento ha poi assorbito l'anidride carbonica atmosferica. Il clima si raffreddò e si formarono ghiacciai nel supercontinente di Gondwana, che si trovava allora nell'emisfero australe.

Il raffreddamento potrebbe aver abbassato la tropopausa, il confine tra due strati dell'atmosfera con differenti gradienti di temperatura. La seconda ondata di eruzioni vulcaniche ha poi iniettato quantità prodigiose di anidride solforosa sopra la tropopausa, aumentando bruscamente l'albedo terrestre, o la quantità di luce solare riflessa.

Ciò ha portato al primo e più grande impulso di estinzioni. Man mano che le calotte glaciali crescevano, il livello del mare è sceso e i mari sono diventati più freddi, causando la morte di molte specie.

Durante la seconda ondata di vulcanismo, il riscaldamento della serra dovuto all'anidride carbonica ha superato il raffreddamento causato dall'anidride solforosa e il clima si è riscaldato, il ghiaccio si sciolse e il livello del mare si alzò. Molti dei sopravvissuti al primo impulso di estinzione morirono nella conseguente inondazione dell'habitat con temperature più calde, acque povere di ossigeno.

Il portare a casa, ha detto Fike, è che i diversi fattori che influenzano il clima della Terra possono interagire in modi imprevisti ed è possibile che eventi che potrebbero non sembrare estremi di per sé possano mettere il sistema climatico in uno stato precario in cui ulteriori perturbazioni hanno conseguenze catastrofiche.

"È qualcosa da tenere a mente quando contempliamo schemi di geoingegneria per mitigare il riscaldamento globale, " ha detto Fike, che insegna un corso in cui gli studenti esaminano tali schemi e quindi valutano la loro volontà di implementarli.