I supervulcani sono uno dei fenomeni più letali di Madre Natura, e quando scoppiano, possono cambiare il clima dell'intero pianeta.

Per avere un'idea di come futuri eventi vulcanici catastrofici potrebbero alterare le nostre vite, gli scienziati dell'Università di Cincinnati hanno scavato in profondità nel passato per trovare nuove prove del cambiamento climatico correlato ai vulcani.

I risultati dello studio sono pubblicati nel numero di luglio di Rapporti scientifici sulla natura intitolato "Anomalie positive del platino in tre eventi vulcanici di alta magnitudo del tardo olocene nei sedimenti dell'emisfero occidentale".

"Abbiamo esaminato le particelle di platino come un indicatore di quanto lontano ha viaggiato la cenere vulcanica, "dice Kenneth Tankersley, Professore associato di antropologia e geologia alla UC e autore principale dello studio.

"L'età del sedimento contenente il platino ha permesso al nostro team interdisciplinare di antropologi, geologi, geografi e biologi per individuare direttamente il cambiamento radicale del clima per otto diversi siti archeologici dell'emisfero occidentale a tre grandi vulcani catastrofici dall'inizio della piccola era glaciale e il riscaldamento medievale. Il più recente risale al XVIII secolo."

Perché questo è importante? Tankersley afferma che i ricercatori sperano che studi come questo possano aiutare il mondo a prepararsi meglio per la prossima grande eruzione. Come dice lui, "Non è 'se' questi catastrofici eventi vulcanici torneranno, è 'quando'".

Per esempio, Tankersley spiega che l'eruzione di Eldgjá (CE 934) ha prodotto così tanta polvere nell'atmosfera, ha filtrato abbastanza sole e calore per abbassare significativamente le temperature globali per un paio d'anni. Ciò che ne seguì furono inverni rigidi che contribuirono alla carestia, epidemie, e la perdita di molte vite. Oltre 900 anni dopo, un evento vulcanico sull'isola del Pacifico di Krakatoa ha causato a Cincinnati un inverno estremamente freddo e un'estate molto fresca alla fine del 1800.

Non tutte le eruzioni vulcaniche esplosive determinano la distribuzione globale della diffusione delle particelle, come il vulcano Kilauea più recente delle Hawaii. Però, secondo Tankersley, esiste un legame preciso tra i cambiamenti significativi nelle condizioni climatiche al di fuori dei normali cicli climatici e gli eventi vulcanici di grande magnitudo esplorati in questa ricerca.

Valore platino

Un attore chiave in questa indagine è Platinum. Secondo i ricercatori, l'elemento raro non si trova naturalmente sulla superficie terrestre. Si verifica solo dopo un impatto cosmico come una meteora, un asteroide o una fetta di cometa colpisce la terra.

O, come in questo caso, il platino si rivela quando la cenere vulcanica sputa fontane di lava incandescente e bombe di roccia fusa a forma di torta di mucca. Le nuvole di cenere risultanti contengono particelle fini di platino, prove degli effetti di vasta portata delle grandi eruzioni vulcaniche.

Lo studio ha esaminato campioni di sedimenti provenienti da otto siti archeologici dell'emisfero occidentale nella valle dell'Ohio, il sud-ovest americano, i Caraibi e la pianura Maya in Guatemala.

I ricercatori interdisciplinari di tutto il campus della UC e della Kongju National University sono stati in grado di collegare con successo i modelli di cambiamento climatico radicale da ciascuno di questi siti a uno o più dei tre eventi vulcanici di alta magnitudo tra cui il vulcano Eldgjá (CE 934) e il vulcano Laki (CE 1783) in Islanda e vulcano Kuwae nell'isola di Vanuatu al largo della costa dell'Africa orientale (CE 1452).

Tutte e tre le catastrofiche eruzioni vulcaniche sono avvenute negli ultimi 1, 000 anni o il tardo Olocene, il periodo geologico in cui viviamo attualmente.

Incontri sedimento

Tra il team di ricerca di UC c'è Dominique Sparks-Stokes, studentessa del primo anno di antropologia, che ha recuperato campioni di sedimenti profondi da due dei siti della Ohio Valley e identificato resti botanici per la datazione al radiocarbonio.

Dopo aver estratto le piante carbonizzate dai campioni di carotaggio profondo, Sparks-Stokes e i ricercatori sono stati in grado di contare il numero di atomi di carbonio, un processo che, secondo Tankersley, aiuta i geocronologi a stabilire una data precisa su dove si trovano all'interno del nucleo.

Nel laboratorio, Sparks-Stokes lavora su vassoi pieni di polvere e scaglie color sabbia. "Vedi quelle minuscole particelle scintillanti in questa polvere che sembra sabbia lucida? Gran parte di quel materiale lucido è quarzo, feldspato e mica dalla polvere vulcanica conservata nella ceramica cotta.

"Abbiamo condizioni perfette in questi ambienti chiusi e protetti dove i venti hanno poco effetto dall'erosione, " aggiunge Sparks-Stokes, riferendosi alle doline di Serpent Mound e al sito di Wynema nelle aree della Ohio Valley.

"Abbiamo datato i sedimenti conservati contenenti platino e confrontato quelle date con l'attività vulcanica dell'emisfero occidentale della stessa epoca e associata a modelli di cambiamento climatico irregolari durante quel periodo a causa di quegli eventi vulcanici".

Identificare le particelle di platino all'interno dell'antica cenere vulcanica è il primo passo. La datazione del sedimento usando la geocronologia è il prossimo, ed è qui che entra in gioco il geologo della UC Lewis Owen.

"Oltre alla datazione al radiocarbonio, Owen ha aggiunto la sua esperienza nella luminescenza stimolata otticamente a una suite di tecnologia scientifica che chiamiamo datazione cronometrica, " osserva Tankersley. "Abbiamo confrontato questi risultati con i nostri manufatti distintivi tipologicamente e temporalmente, che ci ha permesso di individuare nel tempo eventi vulcanici già noti da quelle epoche."

Tra una roccia e un luogo "caldo"

I vulcani regolari espellono milioni di piedi cubi di cenere e detriti su un intero stato. Ma come sottolinea Tankersley, i supervulcani possono devastare un intero continente, e metà dei supervulcani della Terra sono avvenuti in Nord America.

L'ultima eruzione di grande magnitudo ha creato una mini era glaciale che ha portato a un drammatico cambiamento climatico. L'impatto maggiore di un altro evento catastrofico sarebbe arrivato mesi dopo l'esplosione, però, poiché il risultato più mortale di questi eventi non è tanto la cenere che cade a terra ma i gas che rimangono nell'aria, aggiunge Tankersley.

"Vulcani esplosivi fanno esplodere materiali nella stratosfera, " spiega Warren Huff, membro del team di ricerca, Professore emerito di geologia alla UC. "L'esplosione rilascia gas anidride solforosa, che converte in goccioline di aerosol di acido solforico che poi viaggiano attraverso l'atmosfera terrestre sulle correnti del vento.

"Più di 200 milioni di tonnellate di anidride solforosa, sospinto in aria e diffuso in tutto il mondo dai venti stratosferici, può produrre un velo che copre la terra tagliando gran parte della luce solare. Quando l'ombra attenua il calore del sole per lunghi periodi di tempo, la terra si raffredda".

I vulcanologi attualmente trovano un supervulcano attivo che produce birra sotto i 3 anni, 400 miglia quadrate di natura selvaggia protetta nel Parco Nazionale di Yellowstone, nel nord-ovest del Wyoming. È esploso più volte tra 2,1 milioni di anni e 830, 000 anni fa.