Nuovi indizi su come il “termostato terrestre” controlla il clima

Ma l'estrazione naturale dall'atmosfera di tutta la CO2 antropica potrebbe richiedere migliaia o centinaia di migliaia di anni

[6 Febbraio 2023]

Attraverso un processo chiamato alterazione degli agenti atmosferici, rocce, pioggia e anidride carbonica aiutano a controllare il clima della Terra per migliaia di anni, come un termostato. Il nuovo studio “How temperature-dependent silicate weathering acts as Earth’s geological thermostat”, pubblicato su Science da  un team di ricercatori della  Pennsylvania State University potrebbe migliorare la nostra comprensione di come questo termostato risponde al variare delle temperature.

La principale autrice dello studio, Susan Brantley che insegna geoscience alla Penn State e alla Evan Pugh University, spiega che «La vita esiste su questo pianeta da miliardi di anni, quindi sappiamo che la temperatura della Terra è rimasta abbastanza costante da consentire la presenza di acqua liquida e sostenere la vita. L’idea è che questo termostato sia l’erosione della roccia silicatica, ma nessuno è mai stato veramente d’accordo sulla sua sensibilità alla temperatura»

Gli scienziati aggiungono: «Dato che molti fattori contribuiscono agli agenti atmosferici, è stato difficile utilizzare i risultati dei soli esperimenti di laboratorio  per realizzare stime globali di come gli agenti atmosferici rispondono ai cambiamenti di temperatura», Per questo, il team ha combinato misurazioni di laboratorio e analisi del suolo provenienti da 45 siti di tutto il mondo e suolo di molti bacini idrografici per comprendere meglio l’erosione dei principali tipi di roccia sulla Terra e ha utilizzato questi risultati per creare una stima globale di come l’erosione risponde alla temperatura.

La Brantley  spiega ancora: «Quando si fanno esperimenti in laboratorio rispetto a prelevare campioni dal suolo o da un fiume, si ottengono valori diversi. Quindi, quello che abbiamo cercato di fare in questa ricerca è guardare attraverso quelle diverse scale spaziali e capire come possiamo dare un senso a tutti questi dati sugli agenti atmosferici sul pianeta che i geochimici di tutto il mondo hanno accumulato. E questo studio è un modello di come possiamo farlo».

Gli agenti atmosferici rappresentano parte di un bilanciamento in atto dell’anidride carbonica nell’atmosfera terrestre. Nel corso della storia della Terra, i vulcani hanno emesso grandi quantità di CO2, ma invece di trasformare il pianeta in luogo caldissimo, la CO2 viene lentamente rimossa dagli agenti atmosferici : «La pioggia prende l’anidride carbonica dall’atmosfera e crea un acido debole che cade sulla Terra e consuma le rocce di silicato sulla superficie – ricordano alla Penn University – . I sottoprodotti vengono trasportati da corsi d’acqua e fiumi verso l’oceano dove il carbonio viene infine rinchiuso nelle rocce sedimentarie».

La Brantley  ricorda che «E’ stato a lungo ipotizzato che l’equilibrio tra l’anidride carbonica che entra nell’atmosfera attraverso i vulcani e che viene estratta dagli agenti atmosferici nel corso di milioni di anni mantenga la temperatura del pianeta relativamente costante. La chiave è che quando c’è più anidride carbonica nell’atmosfera e il pianeta diventa più caldo, gli agenti atmosferici vanno più veloci e tirano fuori più anidride carbonica. E quando il pianeta è più freddo, gli agenti atmosferici rallentano».

Ma sia sensibile l’erosione ai cambiamenti di temperatura  molto rimane sconosciuto,  in parte a causa delle lunghissime scale spaziali e temporali coinvolte.

La Brantley  evidenzia che «In un profilo del suolo, vedi un’immagine del suolo nella quale l’otturatore della fotocamera è rimasto aperto per un milione di anni: ci sono processi integrati che si verificano per un milione di anni e yu stai cercando di confrontarli con un esperimento di due anni. Il campo della scienza delle zone critiche, che esamina i territori dalla vegetazione più alta alle acque sotterranee più profonde, ha aiutato gli scienziati a comprendere meglio le complesse interazioni che influenzano gli agenti atmosferici.

Ad esempio, le rocce devono fratturarsi affinché l’acqua penetri nelle fessure e inizi a scomporre i materiali. Perché ciò accada, la roccia deve avere ampie superfici esposte, e questo è meno probabile che accada nelle regioni in cui il suolo è più profondo. E’ solo quando inizi a muoverti lungo scale spaziali e temporali che inizi a vedere ciò che è veramente importante. La superficie è davvero importante. In laboratori puoi misurare tutte le costanti di velocità che vuoi per quella soluzione, ma finché non si può dire come si forma l’area superficiale là fuori nel sistema naturale, non saremo mai in grado di prevedere il sistema reale».

Su Science gli scienziati della Penn University – che comprendono anche Andrew Shaughnessy, Marina Lebedeva e Victor Balashov – dicono che nel loro studio «Le misurazioni della sensibilità alla temperatura in laboratorio erano inferiori alle stime dei suoli e dei fiumi». Utilizzando le osservazioni del laboratorio e dei siti sul campo, hanno migliorato le loro scoperte per stimare la dipendenza dalla temperatura globale degli agenti atmosferici, realizzando un modello che «Può essere utile per capire come gli agenti atmosferici risponderanno ai futuri cambiamenti climatici e per valutare i tentativi fatti dall’uomo di aumentare gli agenti atmosferici per estrarre più anidride carbonica dall’atmosfera, come il sequestro del carbonio».

La Brantley  racconta che  «Un’idea è stata quella di migliorare l’erosione scavando molta roccia, macinandola, trasportandola e mettendola nei campi per consentire l’erosione. E funzionerà, sta già funzionando. Il problema è che è un processo molto lento».

I ricercatori della Penn State concludono: «Sebbene il riscaldamento possa accelerare gli agenti atmosferici, l’estrazione dall’atmosfera di tutta l’anidride carbonica che gli esseri umani hanno aggiunto potrebbe richiedere migliaia o centinaia di migliaia di anni». Un processo naturale troppo lento per evitare il rapidissimo riscaldamento globale di origine antropica e le catastrofiche conseguenze che sta già innescando.