Caldo e umido:utilizzo di minerali provenienti da terreni antichi, I ricercatori dell'ETH stanno ricostruendo il clima che prevaleva sulla Terra circa 55 milioni di anni fa. Le loro scoperte li aiuteranno a valutare meglio come potrebbe apparire il nostro clima in futuro.

Tra 57 e 55 milioni di anni fa, l'epoca geologica nota come Paleocene finì e lasciò il posto all'Eocene. A quel tempo, l'atmosfera è stata essenzialmente inondata dal gas serra anidride carbonica, con livelli di concentrazione che raggiungono 1, 400 ppm a 4, 000 ppm. Quindi non è difficile immaginare che le temperature sulla Terra debbano essere state simili a quelle di una sauna. Era caldo e umido, e il ghiaccio sulle calotte polari era completamente scomparso.

Il clima di quell'epoca fornisce ai ricercatori un'indicazione su come potrebbe svilupparsi il clima di oggi. Mentre i livelli preindustriali di CO . atmosferica ₂ si attesta a 280 ppm, la misura odierna 412 ppm. Gli scienziati del clima ritengono che la CO ₂ le emissioni generate dall'attività umana potrebbero portare questa cifra fino a 1, 000 ppm entro la fine del secolo.

Usando minuscoli minerali di siderite in campioni di terreno prelevati da ex paludi, un gruppo di ricercatori dell'ETH di Zurigo, La Pennsylvania State University e il CASP di Cambridge (UK) hanno ricostruito il clima che prevaleva alla fine del Paleocene e all'inizio dell'Eocene. Il loro studio è stato appena pubblicato sulla rivista Geoscienze naturali .

I minerali di siderite si sono formati in un ambiente del suolo privo di ossigeno che si è sviluppato sotto una fitta vegetazione nelle paludi, che erano abbondanti lungo le coste calde e umide nel Paleocene e nell'Eocene.

Per ricostruire le condizioni climatiche dall'equatore alle regioni polari, i ricercatori hanno studiato sideriti da 13 siti diversi. Questi erano tutti situati nell'emisfero settentrionale, coprendo tutte le latitudini geografiche dai tropici all'Artico.

Umidità prevalente

"La nostra ricostruzione del clima basata sui campioni di siderite mostra che un'atmosfera calda arriva anche con alti livelli di umidità, ", afferma l'autore principale Joep van Dijk, che ha completato il suo dottorato nel gruppo del Professor Stefano Bernasconi dell'ETH presso l'Istituto Geologico dal 2015 al 2018.

Di conseguenza, tra 57 e 55 milioni di anni fa, la temperatura media annuale dell'aria all'equatore dove oggi si trova la Colombia era di circa 41 °C. Nella Siberia artica, la temperatura media estiva era di 23 °C.

Usando il loro "igrometro" siderite, " i ricercatori hanno anche dimostrato che il contenuto di umidità globale nell'atmosfera, o l'umidità specifica, era molto più alto nel Paleocene e nell'Eocene di quanto lo sia oggi. Inoltre, il vapore acqueo è rimasto nell'aria più a lungo perché l'umidità specifica aumentava a una velocità maggiore dell'evaporazione e delle precipitazioni. Però, l'aumento dell'umidità specifica non era lo stesso ovunque.

Poiché avevano accesso alla siderite da tutte le latitudini, i ricercatori sono stati anche in grado di studiare il modello spaziale dell'umidità specifica. Hanno scoperto che i tropici e le latitudini più elevate avrebbero avuto livelli di umidità molto elevati.

I ricercatori attribuiscono questo fenomeno al vapore acqueo che è stato trasportato in queste zone dai subtropicali. L'umidità specifica è aumentata di meno nelle regioni subtropicali. Mentre l'evaporazione aumentava, precipitazioni diminuite. Ciò ha comportato un livello più elevato di vapore acqueo atmosferico, che alla fine raggiunse i poli e l'equatore. E il vapore atmosferico trasportava con sé il calore.

Gli scienziati del clima osservano ancora oggi il flusso di vapore acqueo e calore dai subtropicali ai tropici. "Il trasporto di calore latente era probabilmente ancora maggiore durante l'Eocene, " dice van Dijk. "E l'aumento del trasporto di calore alle alte latitudini potrebbe aver favorito l'intensificazione del riscaldamento nelle regioni polari, " Aggiunge.

Non c'è abbastanza tempo per adattarsi

Queste nuove scoperte suggeriscono che il riscaldamento globale odierno va di pari passo con un maggiore trasporto di umidità, e per estensione calore, nell'atmosfera. "Il trasporto dell'umidità atmosferica è un processo chiave che rafforza il riscaldamento delle regioni polari, " spiega van Dijk.

"Sebbene il CO ₂ il contenuto nell'atmosfera era molto più alto allora di quanto lo sia oggi, l'aumento di questi valori è avvenuto nel corso di milioni di anni, " fa notare. "Oggi le cose sono diverse. Da quando è iniziata l'industrializzazione, gli esseri umani hanno più che raddoppiato il livello di CO . atmosferica ₂ in soli 200 anni, " spiega. In passato, animali e piante hanno avuto molto più tempo per adattarsi alle mutevoli condizioni climatiche. "Semplicemente non riescono a tenere il passo con il rapido sviluppo di oggi, " dice Van Dijk.

Faticosa ricerca di cristalli di siderite

Trovare i sideriti non è stato facile. Per una cosa, i minerali sono minuscoli, inoltre si trovano esclusivamente nelle paludi fossili, che oggi si trovano spesso a pochi chilometri sotto la superficie terrestre. Ciò ha reso difficile o addirittura impossibile per i ricercatori scavare da soli sideriti. "Abbiamo effettuato diverse spedizioni in siti in cui credevamo potessero verificarsi sideriti, ma li abbiamo trovati solo in uno di quei luoghi, " dice Van Dijk.

Fortunatamente, uno dei coautori dello studio, Tim White, un americano della Pennsylvania State University, possiede la più grande collezione al mondo di siderite.