Un incantesimo di grave riscaldamento globale 55 milioni di anni fa è stato innescato da non una ma due iniezioni di gas a effetto serra nell'atmosfera - e il tasso di aumento suggerisce che l'antico evento di riscaldamento potrebbe tenere importanti lezioni su cosa aspettarsi dai cambiamenti climatici di oggi.
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Uno dei modi migliori per esplorare come il riscaldamento globale indotto dall'uomo influenzerà la Terra in futuro è studiare il modo in cui il nostro pianeta ha reagito ai cambiamenti climatici in passato. Molti ricercatori ritengono che il Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM) 55 milioni di anni fa sia particolarmente rilevante per la nostra situazione attuale, poiché comportava anche una massiccia iniezione di carbonio nell'atmosfera che ha portato a una spirale delle temperature globali.
Tuttavia, non tutti i ricercatori sono stati convinti che abbiamo molto da imparare dal PETM. Alcuni studi hanno suggerito che il clima di allora sia cambiato molto più lentamente di quanto non stia cambiando ora, con il carbonio atmosferico che si accumula gradualmente per circa 20.000 anni, forse a causa del lento rilascio di gas vulcanici. Altri studi hanno concluso che i cambiamenti della PETM si sono verificati troppo rapidamente per il confronto con la nostra situazione attuale. Uno studio dell'anno scorso ha suggerito che il carbonio atmosferico è aumentato vertiginosamente nel giro di pochi anni, forse a causa di un massiccio afflusso di carbonio a causa dell'impatto di una cometa.
Ma le ultime prove geologiche, pubblicate oggi su Nature Geoscience, rendono improbabili questi scenari di riscaldamento "troppo lenti" e "troppo veloci". Invece, il tasso di cambiamento era probabilmente "giusto" per fare confronti moderni.
I ricercatori guidati da Gabe Bowen all'Università dello Utah hanno perforato un nucleo di 820 piedi da terra vicino a Powell, nel Wyoming. Il loro campione attraversa terreni antichi, ora trasformati in pietra, che si sono formati prima, durante e dopo il PETM. Gli strati di terreno contengono migliaia di noduli di carbonato, ognuno dei quali contiene varietà di carbonio che riflettono la composizione dell'atmosfera al momento della formazione del nodulo. Misurando queste varietà, o isotopi, all'interno di ciascun nodulo, i ricercatori hanno potuto creare un quadro di come il carbonio veniva aggiunto all'atmosfera antica. Non è la prima volta che i ricercatori hanno creato un record del carbonio per il PETM: profili simili sono stati realizzati utilizzando le informazioni dai nuclei dei sedimenti marini. Ma i sedimenti marini vengono sfornati scavando animali, confondendo i dettagli dell'immagine del carbonio in un modo che non accade così facilmente sulla terra, affermano i ricercatori.
Noduli grigi e tondeggianti di carbonato punteggiano questi nuclei di sedimenti perforati dal Wyoming settentrionale. (Bianca Maibauer, Università dello Utah) I risultati mostrano che il carbonio è stato pompato nell'atmosfera per alcune migliaia di anni, all'incirca allo stesso ritmo delle emissioni odierne. Hanno anche scoperto che almeno 992 milioni di tonnellate di carbonio entravano nell'atmosfera all'anno, il che corrisponde a un ordine di grandezza del tasso annuale di oggi di 10, 5 miliardi di tonnellate.
Ma forse la scoperta più interessante è stata che il PETM sembra aver coinvolto due impulsi di carbonio separati. Alcune migliaia di anni prima che il PETM entrasse nel vivo, ci fu un breve periodo di riscaldamento globale. I livelli atmosferici di carbonio sono aumentati nel corso di forse 1500 anni, sono rimasti alti per circa un millennio e poi sono tornati rapidamente alla normalità. Dopo un altro paio di millenni, i livelli di carbonio sono nuovamente aumentati, ma questa volta sono rimasti elevati per decine di migliaia di anni, causando il vero evento PETM.
"Questa è la prima prova evidente che ci sono stati questi due impulsi molto ravvicinati nel tempo", dice il co-autore dello studio Scott Wing, un paleobiologo presso il National Museum of Natural History di Smithsonian. È un'osservazione significativa, dice, perché significa che possiamo valutare meglio cosa ha innescato il PETM. "È quasi imbarazzante che non abbiamo ancora individuato una causa", afferma Wing. "È la prima cosa che qualcuno vuole sapere, ma anche 20 anni dopo aver identificato il PETM discutiamo ancora della causa".
I nuovi risultati sembrano escludere lo scenario molto lento, indotto vulcanicamente: il carbonio è entrato nell'ambiente troppo rapidamente perché funzioni. E poiché c'erano due distinti impulsi di riscaldamento, anche lo scenario delle comete sembra debole. "Allora dovresti avere due comete separate: suona un po 'come una supplica speciale", dice Wing.
Il paleobiologo Scott Wing della Smithsonian Institution detiene un campione di base estratto dalla formazione di Willwood del Wyoming in uno studio condotto dall'Università dello Utah su un episodio di riscaldamento globale circa 56 milioni di anni fa. (William Clyde, Università del New Hampshire) Invece, gli autori sostengono che un rilascio di metano dai depositi sotto il fondo del mare spiegherebbe sia il tasso di cambiamento sia i curiosi doppi impulsi. Questo metano viene normalmente rinchiuso in modo sicuro in una forma solida chiamata metano clato, ma anche una frana sottomarina potrebbe essere stata sufficiente per destabilizzare un'area del fondo marino e sbloccare un vasto deposito di clato. Questo tipo di evento avrebbe potuto innescare l'impulso di breve durata del riscaldamento globale prima dell'evento PETM principale.
In risposta a questo impulso iniziale, gli oceani della Terra potrebbero aver assorbito il calore atmosferico in eccesso. Se lo facessero, tuttavia, è possibile che questo meccanismo di recupero naturale abbia innescato l'evento principale. Gli oceani più caldi possono a loro volta destabilizzare i depositi di clati, il che potrebbe spiegare la provenienza del secondo impulso di carbonio, afferma Wing. Se questo scenario è corretto, rende il PETM ancora più rilevante per oggi: gli oceani si stanno scaldando ancora una volta e i depositi di clatrato sotto il fondo del mare stanno di nuovo iniziando a destabilizzarsi.
I clatrati di metano rilasciati dai sedimenti nel lago Baikal in Russia sembrano gorgogliare attraverso il ghiaccio. (Louise Murray / Robert Harding World Imagery / Corbis) "All'inizio ero un po 'scettico riguardo allo studio: i carbonati del suolo sono generalmente difficili da interpretare", afferma Henrik Svensen all'Università di Oslo, Norvegia. "Ma sembra uno studio gradevole e approfondito che in effetti aggiunge nuove prospettive al PETM". Ciò che non è chiaro, aggiunge Svensen, è il motivo per cui il doppio impulso non si è manifestato chiaramente in altri studi, dato che diversi gruppi di i geologi che lavorano in altre parti del mondo hanno usato isotopi di carbonio nelle rocce per ricostruire le condizioni atmosferiche durante il PETM con dettagli relativamente elevati.
Altri ricercatori affermano di aver visto accenni ai due impulsi nei loro studi precedenti. Ad esempio, Ying Cui e Lee Kump della Pennsylvania State University e i loro colleghi hanno pubblicato un'analisi nel 2011 sugli isotopi di carbonio nei sedimenti marini PETM al largo della costa di Spitsbergen nell'Oceano Artico. "Abbiamo identificato anche due impulsi, relativi a picchi e appiattimenti nella registrazione degli isotopi di carbonio", afferma Kump.
Anche così, non tutti sono convinti che le ultime prove suonino la campana della morte per i precedenti scenari di riscaldamento. James Wright alla Rutgers University ha scritto il documento dello scorso anno sostenendo che il riscaldamento del PETM si è verificato rapidamente, forse a causa di una cometa. Poiché i nuovi risultati mostrano che le condizioni atmosferiche sono tornate alla normalità tra il primo e il secondo impulso, non possiamo essere certi che il primo impulso abbia una rilevanza diretta per il PETM, contatta. Ciò lascerebbe aperta la strada alla responsabilità esclusiva del secondo impulso, il che significa che non possiamo escludere completamente lo scenario delle comete.
Se Wing e i suoi colleghi hanno ragione e l'evento di riscaldamento globale PETM è simile a quello di oggi, sappiamo che non è un confronto perfetto. Il mondo era un posto molto diverso 55 milioni di anni fa. Ad esempio, anche prima del PETM, il pianeta era già così caldo che non c'erano calotte di ghiaccio. Né dovremmo trarre troppo conforto dal fatto che il PETM non ha causato una grande estinzione di massa, afferma Wing, perché mentre il riscaldamento globale attuale non minaccia l'esistenza della nostra specie, minaccia il nostro modo di vivere. "Ciò di cui stiamo parlando sono enormi cambiamenti che potrebbero causare una quantità piuttosto incredibile di sofferenza umana e la perdita delle cose a cui tutti teniamo", dice.
