L'attività vulcanica nell'Atlantico settentrionale è stata un importante fattore di cambiamento climatico 56 milioni di anni fa, secondo uno studio.

21 agosto 2023

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di Hannah Bird, Phys.org

Il Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM) è un periodo di riscaldamento globale che si è verificato circa 56 milioni di anni fa, durato circa 200.000 anni, quando la Terra ha sperimentato un aumento della temperatura superficiale globale di ~5°C.

Le ipotesi per la causa di questo evento ipertermico (riscaldamento di breve durata) hanno incluso la destabilizzazione degli idrati di metano (solidi simili al ghiaccio di metano e acqua) a causa della forzatura orbitale (cambiamenti nella radiazione solare in entrata dovuti alla variazione dell'inclinazione dell'asse terrestre e orbita) e il sollevamento del terreno causando l'erosione delle rocce marine.

Tuttavia, una nuova ricerca in Climate of the Past ha suggerito che l'attività vulcanica all'interno del Nord Atlantico ha contribuito con quantità significative di gas serra nell'atmosfera (era attivo 63-54 milioni di anni fa ma ha registrato un picco di vulcanismo 56-54 milioni di anni fa). L'aumento delle emissioni di carbonio è in linea con un importante picco di carbonio più leggero (12C) registrato nei gusci dei microrganismi fossili che vivevano negli oceani in quel momento, i foraminiferi. Migliora l'effetto serra intrappolando e assorbendo il calore irradiato dalla superficie terrestre, provocando un ciclo di feedback positivo di temperature sempre crescenti.

Questo vulcanismo si estende su una vasta provincia ignea del Nord Atlantico (NAIP) situata tra la Groenlandia, a nord del Regno Unito e ad ovest della Norvegia, con un volume totale di magma che si ritiene sia stato collocato fino a 1.000.000 di km3, pari a un serbatoio di carbonio di 35.000 gigatonnellate .

Per determinare il contributo del NAIP sul cambiamento climatico del PETM, il dott. Morgan Jones dell'Università di Oslo e colleghi si sono rivolti al record di sedimenti conservato sull'isola di Fur, in Danimarca, dove una sezione completa che precede il PETM fino a dopo l'evento è presente, essendo stato sollevato dal fondo del mare nel corso dei millenni.

Qui si possono trovare centinaia di strati di cenere (>1 cm di spessore) derivati dal NAIP, che gli scienziati hanno analizzato per elementi particolari per determinare l'attività vulcanica, i cambiamenti nei regimi idrologici e gli agenti atmosferici. Tali misurazioni sono chiamate proxy e forniscono un'indicazione delle condizioni ambientali passate quando le misurazioni dirette non sono disponibili, a differenza di oggi in cui possiamo utilizzare strumenti per misurare le emissioni in tempo reale.

I proxy vulcanici includono mercurio e osmio che vengono rilasciati durante le eruzioni e si depositano con materia organica. Il loro progressivo arricchimento attraverso la successione indica un'elevata attività NAIP che porta al PETM, prima di un declino abbastanza rapido durante la fase di recupero post-evento. Questo sarebbe stato composto da eruzioni basaltiche e degassamento termogenico (rimozione di gas disciolti dai liquidi) dovuto al contatto con intrusioni di magma.

In quest'ultimo caso, alti livelli di metano hanno contribuito in modo significativo al riscaldamento globale in quanto è un potente gas serra, 28 volte più potente dell'anidride carbonica nell'intrappolare il calore per un periodo di 100 anni. Il dottor Jones suggerisce un netto cambiamento nell'attività del NAIP da effusiva (versamento di lava sul terreno) a esplosiva (comprese nuvole di cenere e bombe vulcaniche, per esempio) durante questo periodo.

I proxy paleoclimatici includono carbonio, litio e osmio, gli ultimi due sono traccianti dell'erosione dei silicati. Le abbondanze di litio e osmio aumentano durante il picco e poi dopo il PETM, evidenziando un aumento degli agenti atmosferici e dell'erosione dei silicati derivanti da un ciclo idrologico più intenso dovuto al riscaldamento globale. Tuttavia, le misurazioni del litio non corrispondono completamente alla paleotemperatura del tempo, con il Dr. Jones e colleghi che suggeriscono che il sollevamento del NAIP avrebbe contribuito a fornire roccia più esposta per gli agenti atmosferici e l'erosione.

L'erosione post-PETM delle colate laviche basaltiche ricche di silice ha utilizzato l'anidride carbonica dall'atmosfera per formare composti di carbonato e bicarbonato che avrebbero sequestrato questo gas serra nella roccia, contribuendo ad assorbire l'anidride carbonica e quindi favorire il recupero dall'evento climatico. Inoltre, un ciclo idrologico potenziato ha trasportato la cenere in mare per la sepoltura, il che avrebbe contribuito a creare un ciclo di feedback negativo in base al quale più carbonio è stato rimosso dall'atmosfera e dall'idrosfera; quindi, la forzatura dell'effetto serra si è ridotta e le temperature globali sono diminuite.

Vale la pena notare che non tutta la documentazione vulcanica è conservata qui, poiché solo le eruzioni più esplosive avrebbero portato la cenere dal Nord Atlantico alla Danimarca per essere preservata e scoperta dagli scienziati milioni di anni dopo. Sebbene ci sia ancora molto lavoro da condurre sugli eventi del cambiamento climatico su scale temporali geologiche, è importante studiarli in quanto offrono una finestra sul futuro riscaldamento globale, comprendendo come l'anidride carbonica sia naturale che indotta dall'uomo avrà un impatto sul nostro mondo.

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