Il dottor Martin Kölling mostra un nodulo di pirite. Credito:MARUM – Centro per le scienze dell'ambiente marino, Università di Brema, V. Diekamp
Gli ultimi 2,6 milioni di anni sono caratterizzati da cicli glaciali, una regolare alternanza di periodi freddi e caldi. È ampiamente accettato che i cambiamenti nelle concentrazioni di anidride carbonica e altri gas serra nell'atmosfera siano in gran parte responsabili di queste fluttuazioni naturali dei periodi freddi e caldi. Non è del tutto chiaro cosa scateni esattamente l'aumento delle concentrazioni di anidride carbonica che provoca il passaggio da uno stadio glaciale a uno stadio caldo. Insieme ai colleghi, Dr. Martin Kölling del MARUM—Center for Marine Environmental Sciences dell'Università di Brema, ha sviluppato un nuovo modello in cui l'erosione della pirite, un comune minerale contenente zolfo, gioca un ruolo fondamentale. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Geoscienze naturali .
Fool's gold è il nome colloquiale della pirite, un minerale frequente che forma cubi dorati come un cristallo ma ha un colore nero quando è finemente distribuito nei sedimenti oceanici. Per esposizione all'aria la pirite si ossida e produce un acido, che a sua volta dissolve i minerali carbonati e rilascia il gas serra anidride carbonica (CO 2 ) nell'atmosfera. Martin Kölling di MARUM ha studiato le conseguenze dell'erosione della pirite nel contesto dei cambiamenti del livello del mare associati ai cicli glaciali. I suoi calcoli si basano sul fatto fondamentale che durante i glaciali, il livello del mare era di oltre 100 metri più basso di quello attuale. Con il livello del mare così basso, più di 20 milioni di chilometri quadrati dell'attuale piattaforma sono stati esposti all'ossigeno atmosferico, che ha provocato l'erosione della pirite su larga scala e il rilascio di CO 2 nell'atmosfera.
Rispetto all'odierno rilascio di CO . causato dall'uomo 2 , il rilascio glaciale guidato dalla pirite era una piccola ma significativa quantità, dello stesso ordine di grandezza della CO . vulcanica 2 emissioni. "A livello globale, questa è una quantità abbastanza grande da influenzare il sistema climatico, " dice Kölling. Soprattutto perché quelle CO 2 le emissioni si sono verificate sistematicamente prima della fine dei periodi glaciali. "In base ai nostri calcoli, sospettiamo che questo processo abbia contribuito a porre fine ai glaciali. L'erosione della pirite potrebbe essere un processo finora trascurato che controlla indirettamente lo scioglimento dei ghiacciai attraverso l'effetto serra e consente quindi un rapido innalzamento del livello del mare che segna la fine di un periodo glaciale.
Per il modello, Kölling ha analizzato e confrontato la CO . pubblicata 2 livelli e ricostruzioni del livello del mare che coprono gli ultimi 800, 000 anni. Fatta eccezione per le fasi di livello del mare molto basso durante i glaciali, Kölling e i suoi colleghi hanno scoperto che il livello del mare e l'anidride carbonica si correlano sorprendentemente bene:se il livello del mare aumenta di un metro, il CO 2 il contenuto aumenta di 0,001 per mille. Negli ultimi 800, 000 anni, i livelli del mare sono stati strettamente collegati ai livelli di anidride carbonica.
Quando il livello del mare si alza dopo un periodo glaciale, la piattaforma continentale viene gradualmente ricoperta d'acqua, e nuova pirite può formarsi negli strati superiori del sedimento attraverso la decomposizione della materia organica. Però, la durata dei periodi caldi di solito non è sufficiente per "ricostituire" il contenuto originale di pirite nello scaffale. Per questa ragione, secondo Kölling e i suoi collaboratori, il cosiddetto fronte di invecchiamento della pirite, lo strato nella piattaforma continentale dove la pirite si ossida durante i glaciali, è migrato ulteriormente verso il basso ad ogni glaciazione. Di conseguenza, il livello del mare al quale l'erosione della pirite diventa efficace, viene spostato verso il basso. Secondo Kolling, questo fronte si trova attualmente a circa 90 metri sotto l'odierno livello del mare.
Il modello di Kölling calcola la CO . guidata dalla pirite 2 rilascio in funzione del livello del mare negli ultimi tre milioni di anni. Fornisce anche una spiegazione per la crescente lunghezza dei cicli glaciali. Dagli anni '70, gli scienziati si sono chiesti perché, circa un milione di anni fa, la durata dei cicli dell'era glaciale è aumentata da circa 41, 000 anni a tra 80, 000 e 120, 000 anni. È noto che l'obliquità dell'asse terrestre, che varia con un periodo di 41, 000 anni, ha una forte influenza sul clima terrestre. Poiché non esiste una teoria conclusiva che spieghi perché i cicli di obliquità negli ultimi milioni di anni non hanno tutti causato un ritorno a un periodo caldo, la maggior parte degli scienziati ipotizza che un milione di anni fa un ciclo astronomico con un periodo di circa 100, 000 anni hanno acquisito importanza per il clima della Terra. Esistono cicli di questa lunghezza, ma la loro influenza diretta sul clima terrestre è piuttosto piccola, e non c'è stato alcun cambiamento fondamentale nelle condizioni astronomiche un milione di anni fa.
Il modello di Kölling ora fornisce una nuova spiegazione:circa un milione di anni fa, il fronte di alterazione della pirite all'interno della piattaforma, i sedimenti intorno al globo sono migrati così tanto verso il basso che la caduta del livello del mare all'interno di un singolo ciclo di obliquità terrestre non era più sufficiente per esporre la pirite profonda nella piattaforma. Così, nessuna anidride carbonica è stata rilasciata dall'erosione della pirite. L'atmosfera non si scaldava a sufficienza e, senza un periodo caldo, il sistema climatico si è imbattuto in un secondo ciclo del freddo a ritmo obliquo. Ciò ha causato la caduta del livello del mare abbastanza da avviare il profondo invecchiamento della pirite che ha aiutato il ritorno a un periodo caldo.
