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Il surriscaldamento del clima all’origine della più grande estinzione di massa di tutti i tempi

Articolo del 01 novembre 2020

Risolto il mistero della più grande estinzione di massa avvenuta 252 milioni di anni fa: è stata causata dal rilascio nell’atmosfera di immense quantità di CO2, il potente gas a effetto che fece lievitare le temperature di 10°C e provocò un’acidificazione senza precedenti delle acque oceaniche, alla quale sopravvissero solamente il 4% delle specie marine 

La storia della vita sulla terra è una storia estremamente travagliata ed è intercalata da diverse estinzioni di massa. Fra le maggiori ne spiccano 5, le cosiddette Big Five, eccole:

  • 444 milioni di anni fa, l’estinzione di massa dell’Ordoviciano-Siluriano, dovuta ad una glaciazione particolarmente estesa e in cui scomparvero l’85% delle specie allora ancora esclusivamente acquatiche
  • 376-360 milioni di anni fa, l’estinzione di massa del tardo Devoniano, che vide la scomparsa di circa 50-70% delle specie
  • 252 milioni di anni fa, l’estinzione di massa del Permiano-Triassico, nota anche come the Great Dying, la Grande Moria, che vide la scomparsa del 96% delle specie marine e del 75% di quelle terrestri
  • 201 milioni di anni fa l’estinzione di massa del Triassico-Giurassico, che vide la scomparsa di circa il 70% delle specie allora esistenti
  • 66 milioni di anni fa l’estinzione di massa del Cretaceo-Paleocene, causata dall’impatto di un gigantesco asteroide con la terra, un’impatto che ne modificò per anni il clima e che annientò circa il 70% delle specie marine e continentali esistenti, fra cui i dinosauri.

Le numerose ricerche effettuate in questo inizio del 21° secolo hanno permesso di scoprire che una cosa accomuna tutte queste drammatiche crisi di biodiversità: bruschi o progressivi cambiamenti del clima e delle condizioni di vita sul nostro pianeta, cui sopravvissero soltanto le specie che furono meglio in grado di adattarsi. Le cause scatenanti di questi cambiamenti climatici sono state diverse, in alcuni casi impatti di asteroidi, in altri gigantesche eruzioni vulcaniche o semplicemente la deriva dei continenti, ma le loro conseguenze furono sempre devastanti.

"Bisogna conoscere il passato per capire il presente e orientare il futuro"

A dirlo quasi 2'500 anni fa è stato Tucidide, uno dei più illustri scrittori e strateghi della Grecia antica, ed è questo anche il leitmotiv che ha animato i ricercatori del Geomar Helmholtz Center for Ocean Research di Kiel, i quali, in collaborazione con scienziati del German Research Center for Geosciences di Potsdam e con studiosi dell’Università La Sapienza di Roma, sono riusciti per la prima volta a fornire una ricostruzione dettagliata e precisa dei meccanismi che hanno portato a quella che è considerata la più grande catastrofe globale mai avvenuta sul nostro pianeta: la Grande Moria di 250 milioni di anni fa, l’evento al quale sono sopravvissute solo il 4% delle specie marine e un quarto di quelle terrestri.

Gigantesche eruzioni vulcaniche hanno rilasciato nell’atmosfera immense quantità di CO2

Per decenni si è ipotizzato che all’origine di questa estinzione di massa vi fosse stato l’impatto di un gigantesco asteroide, così come avvenne nel caso dell’estinzione dei dinosauri 66 milioni di anni fa, ma le analisi effettuate dai ricercatori indicano tutt’altro scenario. Il team internazionale guidato da Hana Jurikova ha infatti studiato la distribuzione degli isotopi del boro (in natura il boro è presente con due tipi di atomi di massa diversa) racchiusi nei gusci calcarei di organismi fossili simili alle nostre vongole odierne ed è riuscito a determinare il tasso di acidificazione degli oceani al confine fra il Permiano e il Triassico. Poiché il tasso di acidità delle acque oceaniche e il tasso di anidride carbonica (CO2) nell’atmosfera sono strettamente correlati, i ricercatori sono in seguito stati in grado di ricostruire i cambiamenti verificatisi allora nel clima del nostro pianeta. Ed ecco che cosa hanno scoperto. Nel tardo Permiano delle gigantesche eruzioni vulcaniche, che hanno ricoperto di magma i due terzi della Siberia (8 milioni di km2), hanno rilasciato nell’atmosfera immense quantità di CO2, gas che ha provocato un potente effetto serra e reso estremamente più acide le acque degli oceani. Queste eruzioni si sono sviluppate sull’arco di vari millenni, rendendo il pianeta man mano più ostile alla vita. Il cataclisma che ha sconvolto la terra è stato talmente grave da cancellare letteralmente la maggior parte delle specie vegetali, degli insetti, dei rettili, dei pesci e addirittura dei microbi che popolavano allora il nostro pianeta.

Un aumento della temperatura di 10°C

A confermare questa scoperta vi è anche uno studio diretto dal professore Jun Shen della China University of Geosciences di Wuhan, studio cui hanno partecipato diversi ricercatori cinesi e americani e che è stato pubblicato nella prestigiosa rivista scientifica Nature Communications. Jun Shen e la sua squadra hanno analizzato le rocce sedimentarie risalenti al periodo del passaggio dal Permiano al Triassico e vi hanno rilevato un tasso di mercurio da 3 a 8 volte superiore a quello del periodo precedente la Grande Moria, il che indica per quel periodo una fortissima attività vulcanica. Stando ai ricercatori, durante la sua risalita verso la superficie della terra, il magma deve aver incontrato vaste riserve di materia organica, nella fattispecie del carbone e altri idrocarburi, la cui combustione ha rilasciato nell’atmosfera enormi quantità di mercurio. Queste gigantesche eruzioni vulcaniche hanno immesso nell’atmosfera anche colossali quantità di CO2 e di altri gas a effetto serra, senza contare i circa 3 milioni di chilometri cubi di ceneri, che insieme hanno scatenato un vero e proprio effetto domino. Dapprima ha cominciato a salire la temperatura dell’atmosfera, che è aumentata addirittura di 10°C, poi è salita anche quella degli oceani, che in certe zone hanno raggiunto i 40°C. Ciò ha alterato completamente la chimica terrestre e oceanica, aumentando in un primo tempo l’apporto di materia organica negli oceani, la cui decomposizione ha poi sottratto alle acque fino all’80% dell’ossigeno, rendendole anossiche. Questo fenomeno portò all’estinzione del 96% di tutte le specie marine. Da notare che, prima che le continue eruzioni vulcaniche creassero questo gigantesco effetto serra, gli oceani avevano temperature e livelli di ossigeno molto simili a quelli di oggi. Sulla terraferma l’evoluzione non fu meno drammatica. Con il surriscaldamento del clima aumentarono anche gli incendi che devastarono enormi superfici boschive, come lo testimoniano i sedimenti di quell’epoca particolarmente ricchi di carbone vegetale e di fuliggine.

Alla fine di questa catastrofe gran parte del nostro pianeta era praticamente deserto. Ci vollero milioni di anni prima che la vita ritrovasse l’esuberanza del Permiano. Tra l’altro vale la pena ricordare che il petrolio e il gas che si estraggono oggi nel Sud degli Stati Uniti (Texas e New Mexico) non sono altro che il residuo organico fossilizzato della vita lussureggiante che caratterizzava il Permiano prima della grande estinzione di massa.

I ricercatori traggono conclusioni preoccupanti sull’evoluzione dell’attuale crisi climatica

Le eruzioni vulcaniche di 252 milioni di anni fa non sono direttamente paragonabili alle odierne emissioni di carbonio di origine antropica, soprattutto perché in quell’epoca si sono dispiegate su parecchie migliaia di anni. Quel che occorre invece rilevare, è che l’attuale tasso annuale di emissioni di CO2 della nostra civiltà industriale è di ben quattordici volte superiore a quello che ha segnato la più grande catastrofe biologica nella storia della Terra. Il modello geochimico utilizzato dai ricercatori per ricostruire quel che è successo durante la Grande Moria mostra che l’acidificazione degli oceani, associata all’immensa quantità di CO2 immessa nell’atmosfera da queste eruzioni vulcaniche, ha colpito dapprima gli organismi marini calcificanti, come i molluschi e i coralli, causandone fin dall’inizio una vera e propria ecatombe, dopodiché, in una specie di effetto domino, è crollata a scaglioni l’intera catena alimentare marina, condannando alla morte la maggior parte degli altri organismi marini.

Allora come oggi anche i combustibili fossili giocarono un ruolo fondamentale nel surriscaldamento del clima

Il ruolo giocato dai combustibili fossili nella Grande Moria è dimostrato da uno studio effettuato da ricercatori della Arizona State University, i quali, analizzando in laboratorio campioni delle rocce vulcaniche siberiane, hanno scoperto che contengono inclusioni di particelle di carbone. Stando a Lindy Elkins-Tanton, la direttrice della School of Earth and Space Exploration dell’Arizona State University ed una delle più eminenti ricercatrici nel campo della geochimica, “Il fatto che il magma del Trappo siberiano (si chiama così la zona ricoperta dalle rocce basaltiche espulse da queste gigantesche eruzioni) incorpori questo tipo di materiale, ci fornisce la prova che al momento delle eruzioni bruciarono grandi quantitativi di carbone e di materie organiche”.

Combustione di carbone e idrocarburi, acidificazione degli oceani, distruzione dell’ozono della stratosfera, i fenomeni che hanno caratterizzato la grande estinzione di massa di 252 milioni di anni fa, mostrano dei parallelismi decisamente inquietanti con quel che sta accadendo ai giorni nostri. “Questo dovrebbe fornirci un ulteriore impulso per agire rapidamente”, conclude dunque la professoressa Lindy Elkins-Tanton.

E noi? A che punto siamo oggi?

  • Tenore di CO2 nell’atmosfera. Per milioni di anni la concentrazione di CO2 nell’aria ha oscillato fra i 180 ppm (durante i periodi glaciali) e i 280 ppm (durante i periodi caldi interglaciali). A seguito dell’utilizzo massiccio di carbone fossile, essa ha superato per la prima volta i 300 ppm nel 1910 e poi, col boom del petrolio, ha oltrepassato nel maggio 2013 i 400 ppm. 7 anni dopo, nel maggio di quest’anno, ha raggiunto il suo apice provvisorio di 417 ppm. Se le emissioni di CO2 dovessero continuare a crescere al ritmo attuale, la concentrazione di CO2 nell’atmosfera raggiungerà i 500 ppm già entro i prossimi 30 anni. Da notare che, se si calcolano anche le emissioni di tutti gli altri gas a effetto serra emessi dalla nostra civiltà industriale (metano, alocarburi, protossido d’azoto, ozono), oltrepassiamo già oggi allegramente l’equivalente di 500 ppm di CO2.
  • Riscaldamento globale. Senza la presenza nell’atmosfera dei gas a effetto serra la temperatura media del nostro pianeta sarebbe di -18°C e la terra sarebbe una palla di ghiaccio. Grazie all’effetto serra naturale, prima dell’era industriale la temperatura media era di +14°C. Nel frattempo essa è salita di oltre 1,3°C (+9%). Si è calcolato che nei periodi di transizione fra le epoche glaciali e quelle temperate, l’atmosfera s’è riscaldata in media di circa 4-5°C, tuttavia questo aumento della temperatura è sempre stato lento e graduale e s’è sviluppato sull’arco di circa 10'000 anni. Noi, per contro, abbiamo riscaldato il pianeta di un intero grado in appena un secolo, il che significa che il riscaldamento antropico, cui assistiamo ora, è 22 volte più rapido di quello che sarebbe se si trattasse di un fenomeno naturale. Continuando di questo passo con le emissioni di gas a effetto serra, la temperatura salirà entro fine secolo di 4-5°C.  
  • Riscaldamento degli oceani. Il crescente effetto serra non ha solo riscaldato il clima sulla terraferma, ma anche l’acqua dei mari. Si calcola che negli ultimi 25 anni gli oceani hanno assorbito calore per un equivalente energetico di 3,6 miliardi di bombe atomiche di Hiroshima. Il riscaldamento non si limita alle acque superficiali, ma ha oramai raggiunto anche i fondali oceanici, creduti fino a pochi anni fa al riparo da questo fenomeno. Si calcola che, a partire dal 1950, gli oceani abbiano assorbito il 93% circa del riscaldamento globale del pianeta.
  • Tenore di ossigeno nelle acque marine. Da metà del 20° secolo il tenore di ossigeno delle acque oceaniche è sceso in media del 2%. Sembra poco, ma la diminuzione non è omogenea: dal 1960 in poi il numero di zone oceaniche anossiche, ossia quelle in cui le acque oceaniche sono completamente prive di ossigeno, è quadruplicato e anche le aree in cui le acque sono scarsamente ossigenate sono aumentate rapidamente. Erano 45 prima del 1960, sono oltre 700 oggi. Stando alle proiezioni dell’IUCN, entro fine secolo il tenore di ossigeno negli oceani dovrebbe calare ulteriormente in media del 3-4%.
  • Acidificazione degli oceani. Il 25% del CO2 prodotto dall'uomo non  rimane nell'atmosfera, ma viene assorbito dagli oceani. La loro acidificazione risulta da una reazione chimica che si produce quando l’acqua marina entra in contatto CO2. Dopo essere rimasta stabile per milioni di anni, l’acidità degli oceani è aumentata negli ultimi 150 anni del 26%, un aumento che è stato lento fino agli anni ’50, ma che in seguito ha subito una forte accelerazione. Se non si riuscisse a invertire la tendenza, l’acidificazione degli oceani potrebbe aumentare del 150% entro il 2100. Da notare che gli oceani ospitano il 98% delle specie del nostro pianeta: fino a 9 milioni di specie animali vivono nelle sole barriere coralline, le quali rappresentano l'asilo nido della maggior parte delle specie ittiche di cui ci cibiamo. L’acidificazione delle acque compromette già oggi la capacità dei coralli di creare gli scheletri calcarei, che sono essenziali alla loro sopravvivenza. Finora è già stato perso il 19% delle barriere coralline e il 60% di quelle rimanenti sono oramai considerate a rischio crollo imminente.

Uno scenario da brividi, che ricorda in modo minaccioso quello di 252 milioni di anni fa, e che ha fatto ipotizzare a molti scienziati che la nostra epoca sia quella dell’inizio della sesta estinzione di massa: quella della Grande Moria dell’Antropocene.