La Terra ha un nuovo sorprendente giocatore nel gioco del clima: l'ossigeno. Anche se l'ossigeno non è un gas serra che intrappola il calore, la sua concentrazione nella nostra atmosfera può influire sulla quantità di luce solare che raggiunge il suolo e nuovi modelli suggeriscono che l'effetto ha alterato il clima in passato.
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L'ossigeno attualmente costituisce circa il 21 percento dei gas nell'atmosfera del pianeta, ma quel livello non è stato costante nella storia della Terra. Per i primi due miliardi di anni, c'era poco ossigeno nell'atmosfera. Quindi, circa 2, 5 miliardi di anni fa, l'ossigeno ha iniziato ad essere aggiunto all'atmosfera dai cianobatteri fotosintetici. “L'ossigeno è prodotto come prodotto di scarto della fotosintesi. Si consuma attraverso la respirazione ”, spiega Chris Poulsen, scienziato del clima dell'Università del Michigan, autore principale dello studio pubblicato oggi su Science .
Quel prodotto di scarto ha provocato un'estinzione di massa nota come il Grande Evento di Ossigenazione. Ma nel tempo si sono evolute nuove forme di vita che usano o espellono l'ossigeno nella respirazione e i livelli di ossigeno atmosferico hanno continuato ad aumentare. "La produzione e la sepoltura della materia vegetale per lunghi periodi fa aumentare i livelli di ossigeno", spiega Poulsen. I livelli possono ricadere di nuovo quando quell'antica materia organica intrappolata viene esposta sulla terra e elementi come il ferro reagiscono con l'ossigeno dell'atmosfera, una reazione chiamata alterazione ossidativa. Come risultato di questi processi, i livelli di ossigeno atmosferico sono variati da un minimo del 10 percento a un massimo del 35 percento negli ultimi 540 milioni di anni circa.
Poulsen e i suoi colleghi stavano studiando il clima e le piante del tardo Paleozoico e durante una riunione hanno iniziato a discutere se i livelli di ossigeno avrebbero potuto in qualche modo influenzare il clima in passato. Gli studi hanno dimostrato che l'anidride carbonica atmosferica è stata il principale fattore climatico nel tempo profondo, quindi la maggior parte ha pensato che il ruolo dell'ossigeno fosse trascurabile.
Ma i modelli di computer basati su dati sul carbonio non sono stati in grado di spiegare tutto ciò che è registrato. Ad esempio, il Cenomaniano, un'età nel tardo Cretaceo, era caratterizzato da elevate emissioni di anidride carbonica e temperature impennate, ma i modelli di questo tempo di solito sputavano temperature polari e tassi di precipitazione troppo bassi se confrontati con i dati tratti dal record paleogeologico. Così Poulsen iniziò a modificare un modello climatico per testare l'idea dell'ossigeno e i risultati mostrarono che i cambiamenti nella concentrazione di ossigeno avevano effettivamente un impatto attraverso una serie di feedback.
"Ridurre i livelli di ossigeno assottiglia l'atmosfera, permettendo a più luce solare di raggiungere la superficie terrestre", spiega Poulsen. Più luce del sole fa evaporare più umidità dalla superficie del pianeta, aumentando l'umidità. Poiché il vapore acqueo è un gas serra, più calore viene intrappolato vicino alla superficie terrestre e le temperature aumentano. L'aumento dell'umidità e della temperatura porta anche ad un aumento delle precipitazioni. Al contrario, quando le concentrazioni di ossigeno sono più elevate, l'atmosfera diventa più spessa e disperde più luce solare. Di conseguenza, c'è meno vapore acqueo per intrappolare il calore.
L'aggiunta degli effetti dell'ossigeno durante altri periodi di tempo potrebbe portare a modelli più accurati del passato del pianeta, affermano i ricercatori. Ma Poulsen avverte che lo studio non ha alcun effetto su ciò che si sa sull'attuale clima terrestre. Il clima del pianeta sta cambiando oggi perché i livelli di gas serra come l'anidride carbonica e il metano stanno aumentando drammaticamente: l'ossigeno non è un fattore.
"I livelli di ossigeno stanno scendendo oggi, ma a un ritmo molto lento, circa decine di parti per milione all'anno", dice. "Questo tasso è troppo lento per influenzare il clima nel mondo moderno." Dai al pianeta un altro milione di anni, sebbene e i futuri scienziati del clima dovranno aggiungere ossigeno ai loro modelli per ottenere un quadro completo.
