Man mano che cresce la preoccupazione per il cambiamento climatico indotto dall'uomo, molti scienziati stanno ripercorrendo la storia della Terra fino a eventi che possono far luce sui cambiamenti che si verificano oggi. Analizzare come il sistema climatico del pianeta è cambiato in passato migliora la nostra comprensione di come potrebbe comportarsi in futuro.

Ora è chiaro da questi studi che gli eventi di riscaldamento improvviso sono incorporati nel sistema climatico terrestre. Si sono verificati quando i disturbi nello stoccaggio del carbonio sulla superficie terrestre hanno rilasciato gas serra nell'atmosfera. Una delle grandi sfide per gli scienziati del clima come me è determinare da dove provenissero questi rilasci prima che fossero presenti gli umani, e cosa li ha innescati. È importante sottolineare che vogliamo sapere se un evento del genere potrebbe ripetersi.

In uno studio pubblicato di recente, i miei colleghi Katie Harazin, Nadine Krupinski ed io abbiamo scoperto che alla fine dell'ultima era glaciale, circa 20, 000 anni fa, l'anidride carbonica è stata rilasciata nell'oceano da serbatoi geologici situati sul fondo del mare quando gli oceani hanno iniziato a riscaldarsi.

Questa scoperta è un potenziale punto di svolta. I serbatoi naturali di carbonio nell'oceano moderno potrebbero essere nuovamente disturbati, con effetti potenzialmente gravi sugli oceani e sul clima della Terra.

Il passato è prologo

Uno degli esempi più noti di un rapido riscaldamento causato dal rilascio di carbonio geologico è il Massimo Termico Paleocene-Eocene, o PETM, un grande evento di riscaldamento globale che si è verificato circa 55 milioni di anni fa. Durante il PETM, la Terra si è riscaldata da 9 a 16 gradi Fahrenheit (da 5 a 9 gradi Celsius) entro circa 10, 000 anni.

Gli scienziati del clima ora considerano il PETM un analogo dei cambiamenti ambientali in atto oggi. Il PETM è avvenuto per un periodo più lungo e senza coinvolgimento umano, ma mostra che c'è un'instabilità intrinseca nel sistema climatico se il carbonio dai serbatoi geologici viene rilasciato rapidamente.

Gli scienziati sanno anche che i livelli di anidride carbonica nell'atmosfera sono aumentati rapidamente alla fine di ciascuna delle ere glaciali del tardo Pleistocene, contribuendo a riscaldare il clima. Durante l'ultimo episodio di riscaldamento, 17, 000 anni fa, la Terra si è riscaldata da 9 a 13 gradi Fahrenheit (da 5 a 7 gradi Celsius).

Però, centinaia di studi scientifici non sono riusciti a stabilire cosa abbia causato i rapidi aumenti di anidride carbonica che hanno posto fine a ogni era glaciale. I ricercatori concordano sul fatto che l'oceano debba essere coinvolto perché agisce come un grande condensatore di carbonio, regolando la quantità di carbonio che risiede nell'atmosfera. Ma stanno ancora cercando indizi per capire cosa influenza la quantità di carbonio nell'oceano durante i bruschi cambiamenti climatici.

Laghi sul fondo dell'oceano

Negli ultimi due decenni, gli scienziati oceanici hanno scoperto che ci sono serbatoi di anidride carbonica liquida e solida che si accumulano sul fondo dell'oceano, all'interno delle rocce e dei sedimenti ai margini delle bocche idrotermali attive. In questi siti, il magma vulcanico dall'interno della Terra incontra l'acqua surriscaldata, producendo pennacchi di fluidi ricchi di anidride carbonica che filtrano attraverso fessure nella crosta terrestre, migrando verso l'alto verso la superficie.

Quando un pennacchio di questo fluido incontra l'acqua di mare fredda, l'anidride carbonica può solidificarsi in una forma chiamata idrato. L'idrato forma un cappuccio che intrappola l'anidride carbonica all'interno delle rocce e dei sedimenti e gli impedisce di entrare nell'oceano. Ma a temperature superiori a circa 48 gradi Fahrenheit (9 gradi Celsius), l'idrato si scioglierà, rilasciando anidride carbonica liquida o gassosa galleggiante direttamente nell'acqua sovrastante.

Gli scienziati hanno finora documentato serbatoi di anidride carbonica liquida e idrata nel Pacifico occidentale vicino a Taiwan e nel Mar Egeo. In acque meno profonde, dove le temperature oceaniche sono più calde e la pressione è più bassa, i ricercatori hanno osservato l'anidride carbonica pura che emana direttamente dai sedimenti sotto forma di gas e sale verso la superficie dell'oceano.

Un jolly per il clima

Queste scoperte stanno cambiando la comprensione degli scienziati del sistema del carbonio marino. Gli scienziati del clima non hanno incluso i serbatoi di carbonio del mare profondo nei modelli attuali che esplorano i potenziali impatti del riscaldamento futuro, perché si sa poco delle dimensioni e della distribuzione di queste fonti di carbonio.

Infatti, non ci sono praticamente dati che documentino quanta anidride carbonica viene attualmente rilasciata da questi serbatoi nell'oceano. Ciò rende la storia geologica di fondamentale importanza:conferma che questi tipi di serbatoi hanno la capacità di rilasciare grandi quantità di carbonio quando vengono disturbati.

Analoghi serbatoi di carbonio sono stati individuati anche in ambienti terrestri. Nel 1979, Il vulcano indonesiano Dieng ha soffocato 142 persone quando ha rilasciato anidride carbonica quasi pura. Nel 1986, un serbatoio di anidride carbonica sul fondo del lago Nyos in Camerun ha eruttato, uccidere 1, 700 abitanti dei villaggi locali e centinaia di animali.

L'anidride carbonica si sta scaricando anche intorno a Mammoth Mountain, California, nei punti in cui il magma sale attraverso la crosta terrestre e si blocca a basse profondità. Alte concentrazioni di anidride carbonica nel suolo hanno ucciso più di 100 acri di alberi. Gli scienziati stanno lavorando per identificare e caratterizzare altri siti sulla terra in cui potrebbero verificarsi tali rilasci.

È molto più difficile quantificare l'anidride carbonica immagazzinata nei serbatoi oceanici. Vaste regioni del fondo marino contengono siti di vulcanismo attivo e sfogo idrotermale, ma gli scienziati non sanno praticamente nulla di quanta anidride carbonica si stia accumulando nelle rocce e nei sedimenti circostanti. Secondo me, c'è un urgente bisogno di studiare gli ambienti marini in cui è probabile che l'anidride carbonica si accumuli, e poi valutare quanto possano essere suscettibili alla destabilizzazione.

Riscaldare gli oceani, aumento del rischio

Questo non è uno sforzo che dovrebbe essere rinviato. Gli oceani della Terra si stanno riscaldando rapidamente, e i modelli climatici prevedono che si riscalderanno più velocemente vicino ai poli, dove si formano correnti profonde che portano le acque calde verso il basso dalla superficie.

Mentre queste calde acque sprofondano nell'interno dell'oceano, trasportano il calore in eccesso verso i siti dove si possono formare serbatoi di anidride carbonica. Quelle acque più calde alla fine destabilizzeranno i sigilli idrati che tengono intrappolata l'anidride carbonica liquida.

Uno di questi bacini si trova nel Pacifico occidentale a ovest dell'Okinawa Trough nel Mar Cinese Orientale. La temperatura delle acque di fondo in questa posizione è compresa tra 37 e 39 gradi Fahrenheit (da 3 a 4 gradi Celsius), il che significa che il tappo dell'idrato si trova a circa 4-5 gradi Celsius dal suo punto di fusione.

È importante sottolineare che i fluidi idrotermali caldi salgono da sotto il serbatoio di anidride carbonica verso la superficie. Mentre gli oceani continuano a scaldarsi, la differenza di temperatura tra acque oceaniche fredde e fluidi idrotermali più caldi diminuirà. Questo farà sì che l'idrato si assottigli, potenzialmente a un punto in cui non impedirà più la fuoriuscita di anidride carbonica liquida.

Finora non è stata condotta alcuna ricerca per valutare se questi serbatoi oceanici di anidride carbonica siano vulnerabili all'aumento delle temperature oceaniche. Ma la documentazione preistorica della Terra dimostra chiaramente che i serbatoi geologici possono essere destabilizzati - e che quando lo sono, porta a rapidi aumenti dell'anidride carbonica atmosferica e al riscaldamento globale. Secondo me, questo rappresenta un importante rischio sconosciuto che non può essere ignorato.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.