Un nuovo studio di un periodo antico che è considerato l'analogo naturale più vicino all'era delle moderne emissioni umane di carbonio ha scoperto che il vulcanismo massiccio ha inviato grandi ondate di carbonio negli oceani per migliaia di anni, ma che la natura non si è avvicinata a ciò che gli esseri umani stanno facendo oggi. Lo studio stima che gli esseri umani stiano introducendo l'elemento da tre a otto volte più velocemente, o forse anche di più. Le conseguenze per la vita sia nell'acqua che sulla terra sono potenzialmente catastrofiche. I risultati appaiono questa settimana sul giornale Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

I ricercatori del Lamont-Doherty Earth Observatory della Columbia University hanno esaminato le condizioni oceaniche 55,6 milioni di anni fa, un tempo noto come il Massimo Termico Paleocene-Eocene (PETM). Prima di questo, il pianeta era già notevolmente più caldo di oggi, e l'impennata di CO ₂ i livelli del PETM hanno fatto salire le temperature di altri 5-8 gradi C (9-14 gradi F). Gli oceani hanno assorbito grandi quantità di carbonio, stimolando reazioni chimiche che hanno reso le acque altamente acide, e uccidere o danneggiare molte specie marine.

Gli scienziati sono a conoscenza dell'aumento di carbonio del PETM da anni, ma fino ad ora, sono stati vacillanti su ciò che l'ha causato. Oltre al vulcanismo, le ipotesi hanno incluso l'improvvisa dissoluzione del metano congelato (che contiene carbonio) dai fanghi del fondo oceanico, o anche una collisione con una cometa. I ricercatori sono stati anche incerti su quanta anidride carbonica fosse presente nell'aria, e quindi quanto hanno assorbito gli oceani. Il nuovo studio solidifica sia la teoria del vulcano, e la quantità di carbonio che è stata rilasciata nell'aria.

La ricerca è direttamente rilevante per oggi, ha detto l'autore principale Laura Haynes, che ha svolto la ricerca come studente laureato presso Lamont-Doherty. "Vogliamo capire come risponderà il sistema terrestre alla rapida CO ₂ emissioni ora, " ha detto. "Il PETM non è l'analogo perfetto, ma è la cosa più vicina che abbiamo. Oggi, le cose si stanno muovendo molto più velocemente." Haynes è ora assistente professore al Vassar College.

Fino ad ora, gli studi marini del PETM si sono basati su scarsi dati chimici provenienti dagli oceani, e ipotesi basate su un certo grado di congetture che i ricercatori hanno inserito nei modelli informatici.

Gli autori del nuovo studio sono arrivati ​​alle domande in modo più diretto. Lo hanno fatto coltivando minuscoli organismi marini dal guscio chiamati foraminiferi in acqua di mare che hanno formulato per assomigliare alle condizioni altamente acide del PETM. Hanno registrato come gli organismi hanno assorbito l'elemento boro nei loro gusci durante la crescita. Hanno quindi confrontato questi dati con le analisi del boro da foraminiferi fossili nei nuclei del fondale oceanico del Pacifico e dell'Atlantico che attraversano il PETM. Ciò ha permesso loro di identificare le firme degli isotopi di carbonio associate a specifiche fonti di carbonio. Ciò indicava che i vulcani erano la fonte principale, probabilmente da massicce eruzioni centrate intorno a quella che oggi è l'Islanda, mentre si apriva l'Oceano Atlantico settentrionale, e il Nord America settentrionale e la Groenlandia separati dall'Europa settentrionale.

I ricercatori dicono che gli impulsi di carbonio, che altri stimano sia durato almeno 4, 000 a 5, 000 anni, aggiunto fino a 14,9 quadrilioni di tonnellate di carbonio negli oceani, un aumento di due terzi rispetto al loro contenuto precedente. Il carbonio sarebbe venuto dalla CO ₂ emessi direttamente dalle eruzioni, la combustione delle rocce sedimentarie circostanti, e del metano che sgorga dalle profondità. Mentre gli oceani assorbivano il carbonio dall'aria, le acque sono diventate molto acide, e rimase così per decine di migliaia di anni. Ci sono prove che questo ha ucciso molta vita in acque profonde, e probabilmente anche altre creature marine.

Oggi, le emissioni umane stanno facendo salire alle stelle l'anidride carbonica nell'atmosfera, e gli oceani ne stanno di nuovo assorbendo gran parte. La differenza è che lo stiamo introducendo molto più velocemente di quanto abbiano fatto i vulcani, entro decenni anziché millenni. I livelli atmosferici sono aumentati da circa 280 parti per milione nel 1700 a circa 415 oggi, e sono sulla buona strada per continuare a crescere rapidamente. I livelli atmosferici sarebbero già molto più alti se gli oceani non assorbissero così tanto. Come fanno, la rapida acidificazione sta iniziando a stressare la vita marina.

"Se aggiungi carbonio lentamente, gli esseri viventi possono adattarsi. Se lo fai molto velocemente, è davvero un grosso problema, " ha affermato il coautore dello studio Bärbel Hönisch, un geochimico a Lamont-Doherty. Ha sottolineato che anche al ritmo molto più lento del PETM, la vita marina ha visto grandi morie. "Il passato ha visto alcune conseguenze davvero disastrose, e questo non è di buon auspicio per il futuro, " ha detto. "Stiamo superando il passato, e le conseguenze saranno probabilmente molto gravi".