Global Cooling Scoperto da MIT: L'argilla tettonica trattiene efficientemente il carbonio organico.

Gli scienziati del MIT hanno identificato un minerale argilloso noto come smectite che può catturare efficacemente il carbonio e potenzialmente influenzare il clima globale per periodi di tempo che abbracciano milioni di anni. La ricerca indica che questo minerale ha probabilmente avuto un ruolo nel causare ere glaciali nel corso della storia e potrebbe essere potenzialmente utile negli sforzi futuri per mitigare il cambiamento climatico. I risultati dello studio sono stati pubblicati per la prima volta su SciTechDaily.com.

La smectite è una certa argilla nota per la sua superficie strutturata a fisarmonica. L’argilla può catturare e immagazzinare efficacemente l’anidride carbonica, il che potrebbe aiutare a contrastare il riscaldamento globale nel tempo.

Gli scienziati del MIT dimostrano che la smectite, un minerale argilloso trovato sul fondo del mare, è sorprendentemente abile nel catturare e immagazzinare carbonio per milioni di anni. All'esame microscopico, l'argilla ha una struttura che ricorda le pieghe di una fisarmonica. Queste pieghe sono note per intrappolare efficacemente il carbonio organico.

Il team del MIT ha dimostrato che l’argilla che cattura il carbonio è il prodotto del movimento tettonico. Quando la crosta oceanica si scontra con una placca continentale, porta in superficie le rocce, che col tempo possono scomporsi in vari minerali, inclusa la smectite. Alla fine, il sedimento argilloso ritorna sul fondo del mare, dove i minerali intrappolano frammenti di organismi in decomposizione nelle loro pieghe microscopiche. Di conseguenza, si impedisce che il carbonio organico venga consumato dai microbi e rilasciato nuovamente nell’aria sotto forma di anidride carbonica.

Nel corso di milioni di anni, la smectite può potenzialmente avere un impatto globale, contribuendo a ridurre la temperatura della terra. I ricercatori hanno stabilito che la smectite si è probabilmente formata in seguito a numerosi eventi tettonici significativi nell’ultimo mezzo miliardo di anni. Durante ogni incidente tettonico, le argille hanno intrappolato abbastanza carbonio da provocare un’era glaciale.

Questi risultati incoraggianti sono i primi a dimostrare il potenziale della tettonica a placche nel causare ere glaciali attraverso la generazione di smectite che intrappola il carbonio.

Il team del MIT indica che l’attività tettonica porta alla formazione di argilla smectite, che può catturare una quantità sorprendente di carbonio organico. Ciò accade nel corso di milioni di anni.

Oggi queste argille si trovano in alcune aree con attività tettonica attiva. Il gruppo di ricerca suggerisce che l’argilla smectite continua a catturare il carbonio, contribuendo a una difesa naturale, seppur lenta, contro le attività umane che provocano il riscaldamento del clima.

Lo studente laureato del MIT Joshua Murray afferma che l'impatto di questi minerali argillosi è significativo e ha implicazioni per il sostegno della vita sui pianeti. Discute i potenziali usi moderni di queste argille per compensare parte del carbonio che gli esseri umani hanno rilasciato nell'atmosfera.

Questi risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Nature Geoscience il 30 novembre dai ricercatori Murray e Oliver Jagoutz, professore di geologia del MIT.

La ricerca preliminare condotta dal team ha suggerito che l'azione tettonica nelle regioni tropicali è probabilmente all'origine di ciascuna delle principali ere glaciali della Terra. Hanno studiato ulteriormente questo collegamento e hanno dimostrato il meccanismo attraverso il quale l’attività tettonica potrebbe generare minerali che intrappolano il carbonio in quantità sufficienti da provocare un’era glaciale globale.

Il team ha studiato la letteratura e i dati geologici, ha creato una simulazione basata sui risultati e ha analizzato l'impatto dei diversi tipi di roccia esposti a seguito delle collisioni tettoniche. La ricerca prevedeva lo studio dell'erosione delle rocce e dei minerali che si formano come risultato di questa attività.

Infine, questi minerali consumati dalle intemperie sono stati utilizzati in un ciclo simulato del carbonio terrestre per determinare l’effetto dell’interazione del carbonio con le forme organiche e inorganiche del carbonio.

Da queste analisi, un minerale ha avuto una chiara presenza ed effetto: la smectite. Non solo l’argilla era un prodotto naturale della tettonica tropicale, ma era anche molto efficace nel intrappolare il carbonio organico. In teoria, la smectite sembrava una solida connessione tra la tettonica e le ere glaciali.

Ma le argille effettivamente presenti erano sufficienti a innescare le quattro ere glaciali precedenti? Idealmente, i ricercatori dovrebbero confermarlo trovando smectite in antichi strati rocciosi risalenti a ciascun periodo di raffreddamento globale.

"Sfortunatamente, poiché le argille vengono sepolte da altri sedimenti, si cuociono un po', quindi non possiamo misurarle direttamente", dice Murray. «Ma possiamo cercare le loro impronte digitali.»

Il team ha concluso che, poiché le smectiti sono un prodotto delle ofioliti, queste rocce oceaniche contengono anche elementi caratteristici come nichel e cromo, che sarebbero preservati negli antichi sedimenti. Se le smectiti fossero presenti in passato, dovrebbero esserlo anche il nichel e il cromo.

Per testare questa idea, il team ha esaminato un database contenente migliaia di rocce sedimentarie oceaniche depositate negli ultimi 500 milioni di anni. Durante questo periodo di tempo, la Terra ha vissuto quattro ere glaciali separate. Osservando le rocce attorno a ciascuno di questi periodi, i ricercatori hanno osservato grandi picchi di nichel e cromo e da ciò hanno dedotto che doveva essere presente anche la smectite.

Secondo le loro stime, il minerale argilloso avrebbe potuto aumentare la conservazione del carbonio organico di meno di un decimo di punto percentuale. In termini assoluti, si tratta di una quantità minuscola. Ma nel corso di milioni di anni, hanno calcolato che il carbonio accumulato e sequestrato nell’argilla era sufficiente a innescare ciascuna delle quattro principali ere glaciali.

“Abbiamo scoperto che in realtà non è necessaria una grande quantità di questo materiale per avere un enorme effetto sul clima”, afferma Jagoutz.

“Queste argille hanno probabilmente contribuito in parte al raffreddamento della Terra negli ultimi 3-5 milioni di anni, prima che gli esseri umani fossero coinvolti”, aggiunge Murray. “In assenza dell’uomo, queste argille probabilmente stanno facendo la differenza per il clima. È semplicemente un processo così lento.

“Il lavoro di Jagoutz e Murray è una bella dimostrazione di quanto sia importante considerare tutte le componenti biotiche e fisiche del ciclo globale del carbonio”, afferma Lee Kump, professore di geoscienze alla Penn State University, che non è stato coinvolto nello studio. “I feedback tra tutti questi componenti controllano le concentrazioni atmosferiche di gas serra su tutte le scale temporali, dall’aumento e la diminuzione annuali dei livelli atmosferici di anidride carbonica alle oscillazioni dalla ghiacciaia alla serra nel corso di milioni di anni”.

Gli smectiti potrebbero essere sfruttati intenzionalmente per ridurre ulteriormente le emissioni di carbonio del mondo? Murray vede alcune potenzialità, ad esempio, per sostenere i serbatoi di carbonio come le regioni del permafrost. Si prevede che le temperature in aumento scioglieranno il permafrost ed esporranno il carbonio organico sepolto da tempo. Se le smectiti potessero essere applicate a queste regioni, le argille potrebbero impedire al carbonio esposto di fuoriuscire e riscaldare ulteriormente l’atmosfera.

"Se vuoi capire come funziona la natura, devi capirlo su scala minerale e granulare", afferma Jagoutz. “E questa è anche la strada da seguire per trovare soluzioni a questa catastrofe climatica. Se studi questi processi naturali, ci sono buone probabilità che ti imbatterai in qualcosa che sarà effettivamente utile”.