Gli oceani del mondo potrebbero ospitare una spiacevole sorpresa per il riscaldamento globale, sulla base di una nuova ricerca che mostra come i gas di carbonio presenti in natura intrappolati nei serbatoi in cima al fondo marino siano fuggiti per surriscaldare il pianeta nella preistoria.

Gli scienziati affermano che gli eventi iniziati sul fondo dell'oceano migliaia di anni fa hanno talmente sconvolto l'atmosfera terrestre da sciogliere l'era glaciale. Queste nuove scoperte sfidano un paradigma di vecchia data secondo cui l'acqua dell'oceano da sola regolava l'anidride carbonica nell'atmosfera durante i cicli glaciali. Anziché, lo studio mostra che i processi geologici possono sconvolgere drasticamente il ciclo del carbonio e causare un cambiamento globale.

Per il mondo di oggi, i risultati potrebbero far presagire uno sviluppo inquietante. I giacimenti di carbonio sottomarini hanno rilasciato gas serra nell'atmosfera mentre gli oceani si riscaldavano, lo studio mostra, e oggi l'oceano si sta riscaldando di nuovo a causa del riscaldamento globale causato dall'uomo.

Se i giacimenti di carbonio sottomarini vengono nuovamente sconvolti, emetterebbero una nuova enorme fonte di gas serra, esacerbare il cambiamento climatico. Gli aumenti della temperatura nell'oceano stanno per raggiungere quel punto critico entro la fine del secolo. Per esempio, un grande serbatoio di carbonio sotto il Pacifico occidentale vicino a Taiwan è già a pochi gradi Celsius dalla destabilizzazione.

Inoltre, il fenomeno è una minaccia di cui non si tiene conto nelle proiezioni dei modelli climatici. I giacimenti sottomarini di anidride carbonica sono scoperte relativamente recenti e le loro caratteristiche e la loro storia stanno appena iniziando a essere comprese.

Questi risultati provengono da un nuovo documento di ricerca prodotto da un team internazionale di scienziati della Terra guidati dall'USC e pubblicato a gennaio sulla rivista Lettere di ricerca ambientale .

"Stiamo usando il passato come un modo per anticipare il futuro, " ha detto Lowell Stott, professore di Scienze della Terra presso l'USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences e autore principale dello studio. "Sappiamo che ci sono vasti serbatoi di gas di carbonio sul fondo degli oceani. Sappiamo che quando sono stati distrutti durante il Pleistocene hanno riscaldato il pianeta.

"Dobbiamo sapere se questi giacimenti di carbonio potrebbero essere nuovamente destabilizzati. È un jolly di cui dobbiamo rendere conto, " ha detto Stotti.

In questione sono le distese di anidride carbonica e metano che si accumulano sott'acqua e sono sparse sul fondo del mare. Si formano quando l'attività vulcanica rilascia calore e gas che possono congelarsi in idrati liquidi e solidi, che sono composti attaccati insieme in un impasto liquido ghiacciato che incapsula i serbatoi.

Questi giacimenti di carbonio sottomarini rimangono in gran parte fermi a meno che non vengano perturbati, ma il nuovo studio mostra che i serbatoi naturali sono vulnerabili in un oceano in via di riscaldamento e fornisce la prova che il clima della Terra è stato influenzato dal rapido rilascio di carbonio geologico.

Gli scienziati dicono che si è verificato in un lontano passato quando la Terra era molto più calda, ed è successo più di recente—circa 17, 000 anni fa, alla fine del Pleistocene, quando i ghiacciai avanzavano e si ritiravano, che è il focus del nuovo studio. Il riscaldamento era evidente a causa dei cambiamenti nelle concentrazioni atmosferiche di gas serra, a base di carote di ghiaccio, record marini e continentali.

Ma come è successo? Che cosa ha forzato in primo luogo un cambiamento così drammatico? Gli scienziati hanno cercato quella risposta per 40 anni, con particolare attenzione agli oceani perché sono un gigantesco pozzo di carbonio e svolgono un ruolo centrale nelle variazioni dell'anidride carbonica.

Ben presto si sono resi conto che i processi che regolano il carbonio nell'oceano operavano troppo lentamente per spiegare l'aumento dei gas serra atmosferici che ha portato al riscaldamento che ha posto fine all'era glaciale. Così, scienziati di tutto il mondo hanno iniziato a esaminare il ruolo dei sistemi idrotermali della Terra e il loro impatto sul carbonio delle profondità oceaniche per vedere come ha influenzato l'atmosfera.

Il nuovo studio degli scienziati della USC, l'Australian National University e l'Università di Lund in Svezia, incentrato sul Pacifico equatoriale orientale (EEP) a centinaia di miglia al largo della costa dell'Ecuador. L'EEP è un condotto primario attraverso il quale l'oceano rilascia carbonio nell'atmosfera.

Gli scienziati riportano prove di sistemi idrotermali di acque profonde che rilasciano gas serra nell'oceano e nell'atmosfera alla fine dell'ultima era glaciale, proprio mentre gli oceani cominciavano a scaldarsi. Hanno misurato l'aumento della deposizione di metalli idrotermali negli antichi sedimenti marini. Hanno correlato gli intervalli di glaciazione con le variazioni dell'anidride carbonica atmosferica con le differenze nell'età dei microrganismi marini. Hanno trovato un aumento di quattro volte dello zinco nei gusci dei protozoi (foraminiferi), un segno rivelatore di una diffusa attività idrotermale.

Presi insieme, i nuovi dati mostrano che ci sono stati importanti rilasci di carbonio naturale dall'EEP, che ha contribuito al drammatico cambiamento della temperatura della Terra alla fine dell'era glaciale, lo studio dice.

Altrove nel mondo, vengono scoperti sempre più giacimenti di carbonio negli oceani profondi. Si verificano principalmente vicino a bocche idrotermali, di cui i punteggi sono stati identificati finora, soprattutto nel Pacifico, Atlantico e Oceano Indiano. Si verificano dove la crosta terrestre si diffonde o si scontra, creando le condizioni ideali per la formazione di giacimenti di anidride carbonica in acque profonde. È stato esaminato solo un terzo circa delle regioni vulcaniche dell'oceano.

Uno di questi serbatoi di anidride carbonica sottomarina, visto nel video allegato, è stato scoperto circa 4, 000 piedi di profondità al largo della costa di Taiwan. Scoperte simili di giacimenti di gas di carbonio sono state fatte al largo della costa di Okinawa, nel Mar Egeo, nel Golfo della California e al largo della costa occidentale del Canada.

"La grande sfida è che non abbiamo stime delle dimensioni di questi o di quali sono particolarmente vulnerabili alla destabilizzazione, "Stott ha detto. "È qualcosa che deve essere determinato."

In molti casi, i serbatoi di carbonio sono imbottigliati dai loro tappi di idrati. Ma quelle coperture sono sensibili ai cambiamenti di temperatura. Mentre gli oceani si scaldano, i tappi possono sciogliersi, uno sviluppo che il documento avverte porterebbe a un doppio colpo per il cambiamento climatico:una nuova fonte di carbonio geologico oltre ai gas serra prodotti dall'uomo.

Gli oceani assorbono quasi tutta l'energia in eccesso dall'atmosfera terrestre, e di conseguenza si sono riscaldati rapidamente negli ultimi decenni. Nell'ultimo quarto di secolo, Gli oceani della Terra hanno trattenuto il 60% di calore in più ogni anno di quanto gli scienziati avessero pensato in precedenza, altri studi hanno dimostrato. In tutta la colonna d'acqua marina, il calore dell'oceano è aumentato negli ultimi 50 anni. Il rapporto speciale sulla scienza del clima del governo federale ha previsto un aumento globale delle temperature medie della superficie del mare fino a 5 gradi Fahrenheit entro la fine del secolo, dati gli attuali tassi di emissione. Aumenti di temperatura di tale entità in tutto l'oceano potrebbero alla fine destabilizzare i serbatoi di idrati geologici, ha detto Stott.

"L'ultima volta che è successo, il cambiamento climatico fu così grande che causò la fine dell'era glaciale. Una volta iniziato quel processo geologico, non possiamo spegnerlo, " ha detto Stotti.

Inoltre, altri eventi simili sono accaduti in un lontano passato, contribuendo a plasmare l'ambiente terrestre più e più volte. In ricerche precedenti, Stott ha scoperto un grande, anomalia del carbonio verificatasi 55 milioni di anni fa. Ha interrotto la chimica dell'oceano, causando un'ampia dissoluzione dei carbonati marini e l'estinzione di molti organismi marini. I cambiamenti oceanici sono stati accompagnati da un rapido aumento delle temperature globali, un evento chiamato Massimi Termici Paleocene-Eocene (PETM), un periodo di durata inferiore a 20, 000 anni durante i quali è stato rilasciato così tanto carbonio nell'atmosfera che le temperature della Terra sono aumentate di circa 8 gradi Celsius in più rispetto a oggi.

"Fino a poco tempo fa, non avevamo idea che questi eventi si fossero verificati. L'evento PETM è un buon analogo per ciò che può accadere quando il carbonio sottomarino fuoriesce attraverso la colonna d'acqua nell'atmosfera. E ora sappiamo che l'evento PETM non è stato un evento unico, che questo è accaduto più di recente, " ha detto Stotti.

Lo studio viene fornito con alcuni avvertimenti. Gran parte del fondale oceanico è inesplorato, quindi gli scienziati non conoscono la piena estensione dei serbatoi di anidride carbonica. Non esiste un inventario dei gas serra da queste fonti geologiche. E il riscaldamento dell'oceano non è uniforme, rendendo difficile prevedere quando e dove saranno interessati i giacimenti di carbonio sottomarini. Ci vorrebbe molto più studio per rispondere a queste domande.

Ciò nonostante, lo studio chiarisce che i giacimenti di carbonio sottomarini sono vulnerabili al riscaldamento degli oceani.

"Serbatoi geologici di carbonio come questi non sono esplicitamente inclusi negli attuali bilanci del carbonio marino" utilizzati per modellare gli impatti dei cambiamenti climatici, lo studio dice. Ancora, "even if only a small percentage of the unsampled hydrothermal systems contain separate gas or liquid carbon dioxide phases, it could change the global marine carbon budget substantially."

Said Stott:"Discoveries of accumulations of liquid, hydrate and gaseous carbon dioxide in the ocean has not been accounted for because we didn't know these reservoirs existed until recently, and we didn't know they affected global change in a significant ways.

"This study shows that we've been missing a critical component of the marine carbon budget. It shows these geologic reservoirs can release large amounts of carbon from the oceans. Our paper makes the case that this process has happened before and it could happen again."