Un importante studio su un antico evento di cambiamento climatico che ha colpito una percentuale significativa degli oceani della Terra ha messo a fuoco un fattore meno noto del riscaldamento globale:l'esaurimento dell'ossigeno.

Lo studio, appena pubblicato sulla prestigiosa Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze ( PNAS ), esaminato un periodo passato di riscaldamento globale circa 94 milioni di anni fa, quando gli oceani si sono deossigenati.

Questo famoso periodo della storia geologica della Terra, noto come evento anossico oceanico (OAE), è stato più severo e su tempi molto più lunghi rispetto ai cambiamenti in corso. Ma ha fornito agli scienziati che studiano questo periodo un caso di studio estremo per aiutare a capire come gli oceani sono influenzati dalle elevate emissioni di CO2 nell'atmosfera.

Ricercatore Dr. Matthew Clarkson e Professor Claudine Stirling, del Dipartimento di Chimica dell'Università di Otago (Nuova Zelanda), ha applicato un nuovo strumento rivoluzionario per esaminare come gli oceani hanno risposto ai cambiamenti climatici in passato.

Professor Tim Lenton, dell'Università di Exeter, ha sviluppato un modello per interpretare i nuovi dati durante la visita all'Università di Otago. Il modello ha permesso al team di quantificare la quantità di carbonio iniettata nell'atmosfera per innescare ciascuna delle due fasi dell'evento anossico oceanico.

"Ciò che ci dice è quanto sia vulnerabile il sistema Terra alle grandi emissioni di anidride carbonica nell'atmosfera, che si tratti di processi vulcanici o attività umane, " Ha detto il professor Lenton. "Una conseguenza a lungo termine del riscaldamento del clima è la deossigenazione dell'oceano, con gravi conseguenze per la vita marina".

Gli scienziati hanno utilizzato una nuova tecnica che misura gli isotopi di uranio presenti in natura da antichi sedimenti, che potrebbe essere utilizzato per stimare il contenuto di ossigeno dell'oceano, identificando così un'antica registrazione geochimica di quanto dell'oceano fosse deossigenato molti milioni di anni fa. Hanno applicato questa tecnica ai sedimenti geologici che un tempo erano depositati nell'oceano e sono oggi conservati a terra presso le bianche scogliere nel sud dell'Inghilterra, e anche in Italia.

Hanno scoperto che il probabile meccanismo trainante di questo anossico, o deossigenazione, evento è stato lo scolo dei nutrienti, stesso guidato da elevate emissioni di CO2 e temperature più calde; e che quando le emissioni di CO2 si sono ridotte, insieme ai livelli di nutrienti, gli oceani globali si sono ripresi per un periodo.

Il professor Stirling afferma che la capacità di prevedere cosa potrebbe accadere, grazie alla combinazione di isotopi di uranio e modellistica, è una svolta significativa.

"Ci aiuta a capire il pezzo mancante del puzzle, cosa succede ai livelli di ossigeno nei nostri oceani quando sono influenzati da un allarme globale. I livelli di CO2 nell'atmosfera erano molto più alti di adesso, quindi non vedremo questo livello di cambiamento per molto tempo, ma vedremo la stessa sequenza di eventi", dice.

Aree di deossigenazione oceanica, note come "zone morte", può essere trovato attualmente in un certo numero di oceani in tutto il mondo come nelle parti orientali del Pacifico tropicale, Atlantico e Oceano Indiano. Le "zone morte" si verificano perché è più difficile dissolvere l'ossigeno nell'acqua quando gli oceani sono caldi, e anche più ossigeno viene consumato durante la scomposizione del materiale biologico. In queste zone sono presenti elevate quantità di nutrienti, portando ad elevate quantità di materia organica, e quindi viene consumato più ossigeno. Alcuni di questi nutrienti provengono dal deflusso dei fiumi, e alcuni dalla risalita delle acque profonde dell'oceano.

Il Dr. Clarkson spiega l'importanza dello studio:

"Da studi come questo gli scienziati possono descrivere il legame tra l'aumento delle temperature globali e l'aumento dei tassi di alterazione globale degli agenti atmosferici, che guidano un elevato apporto di sostanze nutritive nell'oceano.

"Ciò porta ad un'elevata produttività primaria negli oceani e alla fine alla perdita di ossigeno mentre la materia organica si degrada per respirazione aerobica. Questo processo è simile all'eutrofizzazione, che accade in molti laghi e fiumi a causa dell'immissione di fertilizzanti, ma in questo caso si è verificato su scala oceanica globale, "dice il dottor Clarkson.

"Attraverso il confronto con altri dati geochimici, e simulando l'evento con un nuovo modello biogeochimico, presentiamo una forte evidenza per l'ipotesi dell'input di nutrienti come meccanismo trainante per l'anossia (deossigenazione)."

L'evento è stato molto probabilmente causato da un aumento delle emissioni di CO2 dovute all'attività vulcanica, nel corso di centinaia di migliaia di anni. La fauna marina ha sofferto molto durante questo evento, sebbene non sia considerata una delle principali estinzioni di massa della storia della Terra.

"Un altro significato di questo studio è che siamo in grado di fare una nuova stima sull'area del fondale marino che è diventata anossica, intorno all'8-15 per cento, rispetto a solo lo 0,3 per cento nell'oceano moderno.

"È importante che una serie di studi completamente indipendenti, con metodi molto diversi, stanno trovando risultati coerenti per l'evento anossico oceanico. Questo aiuta a dare agli scienziati molta più fiducia quando cercano di comprendere l'eredità della moderna attività umana".

Si pensava anche che questo particolare evento anossico oceanico fosse durato per circa 1 milione di anni, ma i nuovi dati mostrano anche per la prima volta che gli oceani globali si sono brevemente ripresi nel bel mezzo dell'evento, prima di tornare di nuovo all'anossia diffusa.

"Questo recupero è stato il risultato della diminuzione delle emissioni di CO2 da fonti vulcaniche, e la rimozione del carbonio dall'atmosfera mediante l'erosione e il seppellimento di materia organica. Questi due processi sono noti per aiutare a regolare il clima globale, agendo come meccanismi di feedback negativo simili a un termostato, ma impiegano molto tempo".