Fiume ardente in Kamchatka, Russia.
Estese catene di vulcani sono state responsabili sia dell'emissione che della rimozione dell'anidride carbonica atmosferica (CO2), stabilizzando le temperature sulla superficie terrestre.
Un team di ricerca internazionale ha esplorato l'impatto combinato dei processi nella Terra, negli oceani e nell'atmosfera negli ultimi 400 milioni di anni. I loro risultati sono pubblicati sulla rivista Nature Geoscience.
I ricercatori includevano scienziati dell'Università di Leeds, dell'Università di Southampton, dell'Università di Sydney, Australian National University (ANU) e l'Università di Ottawa.
Il co-autore Dr. Andrew Merdith, della School of Earth and Environment di Leeds, ha dichiarato: “Il lavoro sottovaluta l'importanza della connettività e della dipendenza tra i diversi sistemi terrestri, ciascuno dei quali avviene su scale diverse nel tempo e nello spazio.
"Sfortunatamente, la connettività e la risposta tra i diversi sistemi non sono necessariamente istantanee e gli effetti possono ritardare i loro processi di milioni di anni".
Gli archi vulcanici continentali come questo in Kamchatka, in Russia, sono rapidamente alterati dalle intemperie, determinando la rimozione di CO2 dall'atmosfera nel corso del tempo geologico. Credito: Tom Gernon, Università di Southampton
Bloccare la CO2
La decomposizione naturale e la dissoluzione delle rocce sulla superficie terrestre è chiamata alterazione chimica.
Il processo è di fondamentale importanza perché i prodotti degli agenti atmosferici - elementi come calcio e magnesio - vengono scaricati attraverso i fiumi negli oceani, dove formano minerali che bloccano la CO2.
Questo meccanismo di feedback regola i livelli di CO2 atmosferica e, a sua volta, il clima globale, nel tempo geologico.
L'autore principale del rapporto è il Dr. Tom Gernon, Professore Associato in Scienze della Terra presso l'Università di Southampton, e Fellow del Turing Institute.
Ha detto: “A questo proposito, l'erosione della superficie terrestre funge da termostato geologico.
"Ma i controlli sottostanti si sono rivelati difficili da determinare a causa della complessità del sistema Terra".
"Comprendere l'influenza relativa di processi specifici all'interno della risposta del sistema Terra è stato quindi un problema irrisolvibile".
Per svelare la complessità, il team ha costruito una nuova "rete terrestre", che incorpora algoritmi di apprendimento automatico e ricostruzioni tettoniche a placche all'avanguardia.
Ciò ha permesso loro di identificare le interazioni dominanti all'interno del sistema Terra e come si sono evolute nel tempo.
Il team ha scoperto che gli archi vulcanici continentali sono stati il fattore più importante dell'intensità degli agenti atmosferici negli ultimi 400 milioni di anni.
catene di vulcani
Oggi, gli archi continentali comprendono catene di vulcani, ad esempio nelle Ande in Sud America e nelle Cascate negli Stati Uniti.
Questi vulcani sono alcune delle caratteristiche di erosione più alte e più veloci sulla Terra.
Poiché le rocce vulcaniche sono frammentate e chimicamente reattive, vengono rapidamente erose dalle intemperie e scaricate negli oceani.
Il Dr. Merdith di Leeds ha aggiunto: “Le ricostruzioni delle placche tettoniche, che descrivono la posizione e il movimento delle placche tettoniche della Terra nel tempo, hanno fornito una base all'interno della quale la nostra analisi non solo poteva essere eseguita, ma anche avere un senso.
"Questo perché possiamo estrarre e approssimare una serie di parametri tettonici, come il degassamento vulcanico lungo gli archi, così come lo stoccaggio di carbonio negli oceani attraverso l'alterazione di nuova crosta oceanica sulle dorsali oceaniche".
Martin Palmer, professore di geochimica all'Università di Southampton e coautore dello studio, ha dichiarato: “È un atto di equilibrio. Da un lato, questi vulcani hanno pompato grandi quantità di CO2 che hanno aumentato i livelli di CO2 nell'atmosfera.
"D'altra parte, questi stessi vulcani hanno contribuito a rimuovere quel carbonio attraverso rapide reazioni di invecchiamento".
Lo studio mette in dubbio un concetto di vecchia data secondo cui la stabilità climatica della Terra da decine a centinaia di milioni di anni riflette un equilibrio tra l'erosione del fondo marino e gli interni continentali.
tiro alla fune geologico
L'autore principale, il dott. Gernon, ha aggiunto: “L'idea di un tale braccio di ferro geologico tra le masse continentali e il fondo marino come motore dominante dell'erosione della superficie terrestre non è supportata dai dati.
“Purtroppo, i risultati non significano che la natura ci salverà dal cambiamento climatico.
“Oggi, i livelli di CO2 atmosferica sono più alti che mai negli ultimi tre milioni di anni e le emissioni causate dall'uomo sono circa 150 volte maggiori delle emissioni di CO2 vulcaniche.
“Gli archi continentali che sembrano aver salvato il pianeta nel profondo passato semplicemente non sono presenti nella scala necessaria per aiutare a contrastare le attuali emissioni di CO2”.
Ma i risultati del team forniscono ancora spunti critici su come la società potrebbe gestire l'attuale crisi climatica.
L'erosione delle rocce potenziata artificialmente, in cui le rocce vengono polverizzate e sparse sul terreno per accelerare i tassi di reazione chimica, potrebbe svolgere un ruolo chiave nella rimozione sicura della CO2 dall'atmosfera.
I risultati del team suggeriscono che tali schemi possono essere implementati in modo ottimale utilizzando materiali vulcanici calcareo-alcalini (quelli contenenti calcio, potassio e sodio), come quelli che si trovano negli ambienti dell'arco continentale.
Il dottor Gernon ha aggiunto: “Questa non è affatto una soluzione proiettile d'argento alla crisi climatica: abbiamo urgente bisogno di ridurre le emissioni di CO2 in linea con i percorsi di mitigazione dell'IPCC, punto e basta.
"La nostra valutazione dei feedback sugli agenti atmosferici su lunghi tempi può aiutare a progettare e valutare schemi di invecchiamento avanzato su larga scala, che è solo uno dei passaggi necessari per contrastare il cambiamento climatico globale".
Per ulteriori informazioni su questa ricerca, vedere I vulcani agiscono come una valvola di sicurezza per il clima a lungo termine della Terra - Stabilizzazione delle temperature superficiali.
Riferimento: "Emozione chimica globale dominata dagli archi continentali dal Paleozoico medio" di Thomas M. Gernon, Thea K. Hincks, Andrew S. Merdith, Eelco J. Rohling, Martin R. Palmer, Gavin L. Foster, Clément P. Bataille e R. Dietmar Müller, 23 agosto 2021, Nature Geoscience.
DOI: 10.1038/s41561-021-00806-0
