Zermatt nelle Alpi Occidentali. Credito:F. von Blanckenburg
Ci sono stati lunghi periodi di raffreddamento nella storia della Terra. Le temperature erano già scese da oltre 10 milioni di anni prima dell'inizio dell'ultima era glaciale, circa 2,5 milioni di anni fa. A quel tempo, l'emisfero settentrionale era coperto da enormi masse di ghiaccio e ghiacciai. Un paradigma geoscientifico, diffuso da oltre 20 anni, spiega questo raffreddamento con la formazione delle grandi catene montuose come le Ande, l'Himalaya e le Alpi. Di conseguenza, si è verificato un ulteriore disfacimento della roccia, suggerisce il paradigma. Questo a sua volta ha rimosso più anidride carbonica (CO 2 ) dall'atmosfera, in modo che l'effetto serra diminuisse e l'atmosfera si raffreddasse. Questo e altri processi alla fine portarono all'era glaciale.
In un nuovo studio, Jeremy Caves-Rugenstein del Politecnico di Zurigo, Dan Ibarra della Stanford University e Friedhelm von Blanckenburg del GFZ German Research Center for Geosciences di Potsdam sono stati in grado di dimostrare che questo paradigma non può essere sostenuto. Secondo il giornale, gli agenti atmosferici sono stati costanti nel periodo considerato. Anziché, l'aumento della reattività della superficie terrestre ha portato ad una diminuzione della CO 2 nell'atmosfera, raffreddando così la Terra. I ricercatori hanno pubblicato i risultati sulla rivista Natura .
Una seconda attenzione dopo l'analisi degli isotopi
Il processo di disgregazione delle rocce, e soprattutto l'erosione chimica delle rocce con acido carbonico, ha controllato il clima della Terra per miliardi di anni. L'acido carbonico è prodotto da CO 2 quando si dissolve nell'acqua piovana. L'invecchiamento rimuove così la CO 2 dall'atmosfera terrestre, proprio nella misura in cui i gas vulcanici ne fornivano l'atmosfera. Il paradigma finora diffuso afferma che con la formazione delle grandi catene montuose negli ultimi 15 milioni di anni, sono aumentati i processi di erosione e con essi anche la CO 2 -legante l'erosione della roccia. Infatti, misurazioni geochimiche nei sedimenti oceanici mostrano che la proporzione di CO 2 nell'atmosfera è fortemente diminuito durante questa fase.
Formazione del suolo nelle montagne costiere cilene. Il terreno è già pesantemente alterato, ma i blocchi di granito rimangono e possono reagire chimicamente:la 'reattività' di questo terreno è alta. Credito:F. von Blanckenburg, GFZ
"Le ipotesi, però, ha un grosso problema, " spiega Friedhelm von Blanckenburg di GFZ. "Se l'atmosfera avesse effettivamente perso tanta CO 2 come avrebbe causato l'erosione creata dall'erosione, difficilmente avrebbe avuto CO 2 lasciato dopo meno di un milione di anni. Tutta l'acqua si sarebbe congelata e la vita avrebbe avuto difficoltà a sopravvivere. Ma non è questo il caso."
Che questi dubbi sono giustificati, è stato già dimostrato da von Blanckenburg e dalla sua collega Jane Willenbring in uno studio del 2010, che è apparso in Natura allo stesso modo. "Abbiamo usato misurazioni del raro isotopo berillio-10 prodotto dalla radiazione cosmica nell'atmosfera terrestre e il suo rapporto con l'isotopo stabile berillio-9 nei sedimenti oceanici per dimostrare che l'erosione della superficie terrestre non era affatto aumentata, "dice Friedhelm von Blanckenburg.
La 'reattività' della superficie terrestre. Se ci sono più grani minerali non stagionati come feldspato o mica nel terreno, può reagire chimicamente con poca CO2 tanto quanto un terreno già fortemente esposto alle intemperie con molta CO2. Credito:CC-BY 4.0:F. von Blanckenburg, GFZ
La superficie terrestre è diventata più reattiva
Nello studio pubblicato ora, Grotte-Rugenstein, Ibarra e von Blanckenburg hanno inoltre utilizzato i dati degli isotopi stabili dell'elemento litio nei sedimenti oceanici come indicatore dei processi di alterazione. Volevano scoprire come, nonostante il costante disfacimento della roccia, la quantità di CO 2 nell'atmosfera avrebbe potuto diminuire. Hanno inserito i loro dati in un modello informatico del ciclo globale del carbonio.
Infatti, i risultati del modello hanno mostrato che il potenziale della superficie terrestre agli agenti atmosferici è aumentato, ma non la velocità con cui ha resistito. I ricercatori chiamano questo potenziale di alterazione degli agenti atmosferici la reattività della superficie terrestre. "La reattività descrive la facilità con cui i composti o gli elementi chimici prendono parte a una reazione, " spiega Friedhelm von Blanckenburg. Se in superficie ci sono più rocce non esposte agli agenti atmosferici e quindi più reattive, questi possono in totale reagire chimicamente in modo altrettanto esteso con poca CO 2 nell'atmosfera come farebbero rocce già fortemente alterate dalle intemperie con molta CO 2 . La diminuzione della CO 2 nell'atmosfera, che è responsabile del raffreddamento, può quindi essere spiegato senza una maggiore velocità di invecchiamento.
"Però, è necessario un processo geologico per ringiovanire la superficie terrestre e renderla più reattiva, " dice Friedhelm von Blanckenburg. "Questa non deve essere necessariamente la formazione di grandi montagne. Allo stesso modo, fratture tettoniche, un piccolo aumento dell'erosione o l'esposizione di altri tipi di roccia potrebbe aver causato la comparsa in superficie di più materiale con potenziale di agenti atmosferici. In ogni caso, la nostra nuova ipotesi deve innescare un ripensamento geologico per quanto riguarda il raffreddamento prima dell'ultima era glaciale".
