Molto prima che gli umani iniziassero a iniettare anidride carbonica nell'atmosfera bruciando combustibili fossili come il petrolio, gas, e carbone, il livello di CO2 atmosferica è aumentato in modo significativo quando la Terra è uscita dalla sua ultima era glaciale. Molti scienziati sospettavano da tempo che la fonte di quel carbonio provenisse dal mare profondo.

Ma i ricercatori non sono stati in grado di documentare come il carbonio sia uscito dall'oceano e nell'atmosfera. È rimasto uno dei misteri più importanti della scienza.

Un nuovo studio, pubblicato oggi sulla rivista Geoscienze naturali , fornisce alcune delle prove più convincenti di come sia successo:un "lavaggio" del profondo Oceano Pacifico causato dall'accelerazione dei modelli di circolazione dell'acqua che iniziano intorno all'Antartide.

La preoccupazione, dicono i ricercatori, è che potrebbe succedere di nuovo, potenzialmente ingrandendo e accelerando il cambiamento climatico causato dall'uomo.

"L'Oceano Pacifico è grande e puoi immagazzinare un sacco di cose laggiù—è un po' come la cantina delle radici della nonna—le cose si accumulano lì e a volte non vengono ripulite, " ha detto Alan Mix, un oceanografo dell'Oregon State University e coautore dello studio. "Sappiamo che la CO2 nell'atmosfera è andata su e giù in passato, sappiamo che faceva parte di grandi cambiamenti climatici, e abbiamo pensato che fosse uscito dall'oceano profondo.

"Ma non è stato chiaro come il carbonio sia effettivamente uscito dall'oceano per causare l'aumento di CO2".

L'autore principale Jianghui Du, uno studente di dottorato in oceanografia all'Oregon State, ha detto che c'è un modello di circolazione nel Pacifico che inizia con l'acqua intorno all'Antartide che affonda e si sposta verso nord a grande profondità a poche miglia sotto la superficie. Continua fino in Alaska, dove sorge, torna a sud, e rifluisce in Antartide dove si mescola di nuovo alla superficie del mare.

Ci vuole molto tempo per il viaggio di andata e ritorno dell'acqua nell'abisso:quasi 1, 000 anni, ha detto Du. Insieme al resto della squadra dell'OSU, Du ha scoperto che il flusso rallenta durante i massimi glaciali ma accelera durante la deglaciazione, mentre la Terra si riscaldava. Questo flusso più veloce ha scaricato il carbonio dal profondo Oceano Pacifico, ripulendo la cantina delle radici della nonna, e ha portato la CO2 in superficie vicino all'Antartide. Lì è stato rilasciato nell'atmosfera.

"È accaduto all'incirca in due fasi durante l'ultima deglaciazione:una fase iniziale dal 18, 000 a 15, 000 anni fa, quando la CO2 è aumentata di circa 50 parti per milione, e un secondo impulso in seguito ha aggiunto altre 30 parti per milione, " Ha detto Du. Quel totale è appena un po' meno della quantità di CO2 aumentata dalla rivoluzione industriale. Quindi l'oceano può essere una potente fonte di carbonio.

Brian Haley, anche un oceanografo dell'Oregon State University e coautore dello studio, ha notato che il carbonio cade sempre nelle profondità dell'oceano. Vicino alla superficie, il plancton cresce, ma quando muoiono affondano e si decompongono. Questa è una pompa biologica che manda sempre carbonio sul fondo. "Più lenta è la circolazione, "Haley ha detto, "più tempo passa l'acqua laggiù, e il carbonio può accumularsi."

Du ha detto che durante un massimo glaciale, l'acqua rallenta e accumula molto carbonio. "Quando la Terra iniziò a scaldarsi, il movimento dell'acqua è accelerato di circa un fattore tre, " ha osservato, "e quel carbonio è tornato in superficie."

La chiave della scoperta dei ricercatori è l'analisi degli isotopi di neodimio nei nuclei di sedimenti del Pacifico settentrionale. Haley ha osservato che gli isotopi sono "come un'etichetta con l'indirizzo di ritorno su una lettera dal profondo oceano". Quando il rapporto dell'isotopo 143 a 144 è più alto nei sedimenti, il movimento dell'acqua in quel periodo era più lento. Quando il movimento dell'acqua accelera durante gli eventi di riscaldamento, anche il rapporto tra gli isotopi del neodimio lo riflette.

"Questa scoperta che la circolazione profonda ha accelerato è la pistola fumante in questa storia misteriosa su come la CO2 è uscita nel mare profondo, " Mix ha detto. "Ora sappiamo come è successo, e il Pacifico profondo è il colpevole, un partner nel crimine con l'Antartide."

Ciò che preoccupa i ricercatori è che potrebbe accadere di nuovo mentre il clima continua a scaldarsi.

"Non sappiamo se la circolazione accelererà e porterà quel carbonio in superficie, ma mi sembra una cosa ragionevole a cui pensare, " Du ha detto. "La nostra prova che questo è effettivamente accaduto in passato aiuterà le persone che gestiscono modelli climatici a capire se si tratta di un rischio reale per il futuro".

I ricercatori affermano che i loro risultati dovrebbero essere considerati da una prospettiva politica.

"Finora l'oceano ha assorbito circa un terzo del carbonio totale emesso dai combustibili fossili, "Mix ha detto. "Ciò ha contribuito a rallentare il riscaldamento. L'accordo sul clima di Parigi ha fissato obiettivi per contenere il riscaldamento da 1,5 a 2 gradi (Celsius) e sappiamo abbastanza bene quanto carbonio può essere rilasciato nell'atmosfera mantenendo quel livello.

"Ma se l'oceano smette di assorbire l'eccesso di CO2, e invece rilascia di più dal mare profondo, che significa guai. Il rilascio degli oceani sottrarrebbe al nostro budget per le emissioni rimanenti e ciò significa che dovremo ridurre le nostre emissioni molto più velocemente. Bisogna capire quanto".