Gli effetti degli antichi rilasci di carbonio suggeriscono possibili scenari per il clima futuro

I sedimenti marini contengono i gusci microscopici di organismi chiamati foraminiferi che vivevano nelle acque superficiali. La composizione chimica di questi gusci registra le condizioni ambientali in cui si sono formati. Credito: Marci Robinson/USGS

Un massiccio rilascio di gas serra, probabilmente innescato dall’attività vulcanica, ha causato un periodo di riscaldamento globale estremo noto come Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM) circa 56 milioni di anni fa. Un nuovo studio ora conferma che il PETM è stato preceduto da un episodio più piccolo di riscaldamento e acidificazione degli oceani causato da un’esplosione più breve di emissioni di carbonio.

Le nuove scoperte, pubblicate il 16 marzo a La scienza avanza, indicano che la quantità di carbonio rilasciata nell’atmosfera durante questo evento precursore era più o meno la stessa delle attuali emissioni cumulative di carbonio dovute alla combustione di combustibili fossili e altre attività umane. Di conseguenza, l’evento precursore di breve durata rappresenta ciò che potrebbe accadere se le emissioni attuali potessero essere chiuse rapidamente, mentre il riscaldamento globale molto più estremo del PETM mostra le conseguenze del continuare a rilasciare carbonio nell’atmosfera al ritmo attuale.

“È stato un rutto di carbonio di breve durata equivalente a quello che abbiamo già rilasciato dalle emissioni antropogeniche”, ha affermato il coautore James Zachos, professore di scienze della Terra e planetarie e Ida Benson Lynn Chair of Ocean Health presso l’UC Santa Cruz. “Se spegnessimo le emissioni oggi, quel carbonio alla fine si mescolerebbe nelle profondità marine e il suo segnale scomparirebbe, perché il serbatoio delle profondità marine è così enorme”.

Questo processo richiederebbe centinaia di anni, un tempo lungo per gli standard umani, ma breve rispetto alle decine di migliaia di anni necessari al sistema climatico terrestre per riprendersi dal PETM più estremo.

I nuovi risultati si basano su un’analisi dei sedimenti marini che si sono depositati in acque poco profonde lungo la costa atlantica degli Stati Uniti e ora fanno parte della pianura costiera atlantica. All’epoca del PETM, il livello del mare era più alto e gran parte del Maryland, del Delaware e del New Jersey erano sott’acqua. L’US Geological Survey (USGS) ha perforato carote di sedimenti da questa regione che i ricercatori hanno utilizzato per lo studio.

L'antico riscaldamento a effetto serra informa i potenziali futuri scenari di cambiamento climatico

Esemplare di foraminiferi fossili di 56 milioni di anni fa. Credito: Tali Babila

Il PETM è caratterizzato nei sedimenti marini da un importante cambiamento nella composizione degli isotopi di carbonio e da altre prove di cambiamenti drammatici nella chimica oceanica a seguito dell’assorbimento da parte dell’oceano di grandi quantità di anidride carbonica dall’atmosfera. I sedimenti marini contengono i gusci microscopici di minuscole creature marine chiamate foraminiferi che vivevano nelle acque superficiali dell’oceano. La composizione chimica di questi gusci registra le condizioni ambientali in cui si sono formati e rivela prove di temperature superficiali dell’acqua più calde e acidificazione degli oceani.

Il primo autore Tali Babila ha iniziato lo studio come borsista post-dottorato lavorando con Zachos presso l’UC Santa Cruz e ora è presso l’Università di Southampton, Regno Unito. Nuovi metodi analitici sviluppati a Southampton hanno consentito ai ricercatori di analizzare la composizione dell’isotopo di boro dei singoli foraminiferi per ricostruire un quadro dettagliato record di acidificazione degli oceani. Questo faceva parte di una serie di analisi geochimiche che hanno utilizzato per ricostruire i cambiamenti ambientali durante l’evento precursore e il PETM principale.

“In precedenza, per la misurazione dell’isotopo di boro erano necessarie migliaia di conchiglie fossili di foraminiferi. Ora siamo in grado di analizzare un singolo guscio delle dimensioni di un granello di sabbia”, ha detto Babila.

L'antico riscaldamento a effetto serra informa i potenziali futuri scenari di cambiamento climatico

Spettrometro di massa utilizzato per analizzare i campioni dopo l’ablazione laser. Credito: Tali Babila

La prova di un evento di riscaldamento precursore era stata identificata in precedenza nei sedimenti della sezione continentale del Big Horn Basin nel Wyoming e in pochi altri siti. Tuttavia, non è chiaro se si trattasse di un segnale globale, poiché era assente dai nuclei di sedimenti di acque profonde. Zachos ha detto che questo ha senso perché i tassi di sedimentazione nell’oceano profondo sono lenti e il segnale di un evento di breve durata andrebbe perso a causa della miscelazione dei sedimenti da parte della vita marina che vive sul fondo.

“La migliore speranza per vedere il segnale sarebbe nei bacini marini poco profondi dove i tassi di sedimentazione sono più elevati”, ha affermato. “Il problema è che la deposizione è episodica e l’erosione è più probabile. Quindi non c’è un’alta probabilità di catturarlo”.

L’USGS e altri hanno perforato numerose carote (o sezioni) di sedimenti lungo la pianura costiera atlantica. I ricercatori hanno scoperto che il PETM è presente in tutte quelle sezioni e molte catturano anche l’evento precursore. Due sezioni del Maryland (a South Dover Bridge e all’aeroporto di Cambridge-Dover) sono al centro del nuovo studio.

“Qui abbiamo il segnale completo e un paio di altri luoghi ne catturano parte. Crediamo che sia lo stesso evento che hanno trovato nel bacino di Bighorn”, ha detto Zachos.

Sulla base della loro analisi, il team ha concluso che il segnale precursore nelle sezioni del Maryland rappresenta un evento globale che probabilmente è durato alcuni secoli, o forse diversi millenni al massimo.

I due impulsi di carbonio – il precursore di breve durata e le emissioni di carbonio molto più grandi e prolungate che hanno guidato il PETM – hanno portato a meccanismi e scale temporali profondamente diversi per il recupero del ciclo del carbonio e del sistema climatico terrestre. Il carbonio assorbito dalle acque superficiali durante l’evento precursore si è mescolato nelle profondità dell’oceano entro un migliaio di anni circa. Le emissioni di carbonio durante il PETM, tuttavia, hanno superato la capacità tampone dell’oceano e la rimozione del carbonio in eccesso è dipesa da processi molto più lenti come l’erosione delle rocce di silicato nel corso di decine di migliaia di anni.

Zachos ha osservato che ci sono importanti differenze tra il sistema climatico terrestre oggi e durante il Paleocene, in particolare la presenza di calotte polari oggi, che aumentano la sensibilità del clima al riscaldamento dell’effetto serra.

Oltre a Babila e Zachos, i coautori dell’articolo includono Gavin Foster e Christopher Standish dell’Università di Southampton; Donald Penman alla Utah State University; Monika Doubrawa, Robert Speijer e Peter Stassen presso KU Leuven, Belgio; Timothy Bralower alla Pennsylvania State University; e Marci Robinson e Jean Self-Trail all’USGS.


L’antico esempio del moderno riscaldamento globale era troppo caldo per le minuscole e importanti creature oceaniche


Maggiori informazioni:
Tali L. Babila, Il riscaldamento e l’acidificazione degli oceani superficiali guidati dal rapido rilascio di carbonio precede il Paleocene-Eocene Thermal Maximum, La scienza avanza (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abg1025. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abg1025

Fornito dall’Università della California – Santa Cruz

Citazione: Gli effetti degli antichi rilasci di carbonio suggeriscono possibili scenari per il clima futuro (2022, 16 marzo) recuperati il ​​16 marzo 2022 da https://phys.org/news/2022-03-effects-ancient-carbon-scenarios-future.html

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