Gli effetti dell'Incremento della CO2 atmosferica durante l'optimum climatico al limite Paleocene - Eocene come monito per l'Umanità odierna.

Circa 55 milioni di anni fa il limite fra Paleocene ed Eocene è stato contrassegnato da una fase di eccezionale riscaldamento, avvenuta in tempi geologici molto brevi. Da diversi indizi è chiaro come questo evento sia stato innescato dal violento ed improvviso rilascio di Anidride Carbonica in atmosfera. Il maggior indiziato è rappresentato dalla violenta attività vulcanica di quel momento nel quadro della apertura dell'Oceano Atlantico Settentrionale. Il PETM può però essere preso a modello per quanto sta succedendo oggi con le emissioni atmosferiche antropiche di CO2 e dimostra come i negazionisti dei cambiamenti climatici abbiano completamente torto.

L'optimum climatico al limite Paleocene – Eocene, conosciuto in letteratura come PETM (Paleocene – Eocene Thermal Maximum) è un episodio molto particolare: una eccezionale risalita delle temperature ha permesso in zone anche all'epoca prossime al circolo polare artico come l'Alaska la presenza di forme di vita tipiche di zone calde, quali coccodrilli e di palme. L'aumento delle temperature atmosferiche è stato molto più sensibile nelle alte latitudini (anche 10 - 15 °C in più del normale) mentre è stato più limitato ai tropici. Un'altra caratteristica è stata la minore escursione delle temperature durante l'anno quindi una minore stagionalità. L'incremento della temperatura dell'acqua nella zona del Polo Nord è stato minore, da circa 18°C a 23°C. Il tutto è avvenuto in tempi molto brevi, dell'ordine delle centinaia di migliaia di anni. Si può dire che durante il PETM si siano allargate sensibilmente e bruscamente in ampiezza le fasce climatiche calde e temperate e ridotto fino all'annullamento, almeno nell'Artico, le fasce climatiche fredde. Un po' in grande, quello che è successo tra 20 e 10 mila anni fa, tra l'ultimo massimo glaciale e l'inizio dell'Olocene. Vediamo nella foto qui accanto la situazione tettonica della zona polare e soprattutto si evidenzia come la parte più settentrionale dell'Oceano Atlantico non si era ancora aperta.

Nei sedimenti marini e terrestri la “firma” di questo evento nei sedimenti è inconfondibile: una escursione negativa del rapporto isotopico tra gli isotopi del Carbonio 12 e 13: in altre parole c'è stata una massiccia immissione preferenziale del Carbonio 12 rispetto al più pesante isotopo Carbonio 13. È quindi evidente che al limite Paleocene – Eocene sia successo qualcosa capace di influenzare pesantemente il ciclo globale del Carbonio sulla Terra.

A Zumaia, nei Paesi Baschi, c'è una sezione stratigrafica molto interessante studiata da vari team internazionali: il riscaldamento delle acque oceaniche inizia 46.000 anni prima della forte variazione del rapporto fra gli isotopi del Carbonio, che contrassegna il limite Paleocene – Eocene. Ci sono forti ripercussioni sulla vita marina: all'inizio si estingue il 18% delle specie di foraminiferi bentonici; dopo appena altri 10.000 anni è la volta di un altro 37% delle specie presenti nel Paleocene superiore: oltre la metà delle specie di foraminiferi bentonici non riesce a sopravvivere all'evento, che almeno a Zumaia non sembra particolarmente dovuto a fenomeni di acidificazione,

Trend simili sono evidenti anche in altre categorie di microfossili, dai foraminiferi planctonici al nannoplancton calcareo. Ovviamente dopo il PETM si assiste ad una rapida espansione e diversificazione delle specie che hanno resistito e – parlando di animali della terraferma – ad una eccezionale espansione dei mammiferi. Per i Primati il PETM è stata una occasione unica: la Beringia, quella fascia al confine fra Siberia e Alaska e quindi fra Eurasia e Nordamerica, ha spesso avuto una funzione di scambio fra le faune dei rispettivi continenti, ma essendo situata a latitudine molto elevata non ha potuto essere stata sfruttata dai Primati, un clade da sempre in difficoltà con le basse temperature, se non proprio durante questo intervallo estremamente caldo. Theilardina è un classico esempio di questo. Solo circa 10.000 anni fa altri Primati hanno potuto utilizzare questa via, gli antenati dei Nativi Americani, che però erano dotati di vestiti per ripararsi dal freddo.

In numerose sezioni sparse per il mondo al PETM corrispondono delle fasi di anossia (mancanza di ossigeno). Una cosa interessante è che il PETM non è solo: tra Paleocene ed Eocene ci sono stati altri momenti in cui si sono rialzate le temperatura e si è abbassata la quantità di 13C: il Mid-Paleocene Biotic Event (MPBE tra 59 e 58 milioni di anni fa) e il Mid-Eocene Climatic Optimum (MECO, attorno a 40 milioni di anni fa). Altri episodi del genere sono registrati nei precedenti sedimenti oceanici mesozoici (compreso il limite Cretaceo – Paleocene), tutti corrispondenti ad eventi di piccole estinzioni di massa.

Il PETM è contrassegnato nel Pacifico, per esempio nello Shatsky Ridge, da un livello argilloso; prima durante e dopo la sua deposizione si assiste a notevoli variazioni dei microfossili; inoltre abbonda in phillipsite, un minerale argilloso proveniente dalla alterazione di lave basaltiche.

Altri livelli del genere si trovano sempre nella stessa area a 59/58 MA (circa al limite Selandiano – Thaetiano). Questi livelli corrispondono a fasi in cui le acque contenevano una quantità maggiore di CO2, testimoniata dalla temporanea risalita della CCD, la “profondità di compensazione dei carbonati”. La CCD è una caratteristica fondamentale degli oceani, un livello sotto al quale i carbonati si sciolgono: i sedimenti oceanici di grande profondità sono silicei e non carbonatici proprio perchè il fondo marino è situato sotto la CCD; i sedimenti carbonatici indicano una deposizione su un fondo marino a profondità minore rispetto a quella in cui i carbonati si sciolgono e in una sequenza carbonatica un livello in cui prevale la frazione silicea è un chiaro sintomo della risalita della CCD, dovuta ad una massiccia immissione nell'acqua di Anidride Carbonica.

Nella Shatsky Rise è quindi ben visibile il PETM: un “classico” livello di fango argilloso in cui specialmente alla base la conservazione dei nannofossili calcarei è veramente molto precaria, segno di una fase in cui la CCD è molto alta e la quantità di CO2 disciolta nell'acqua è particolarmente elevata.

Situazioni simili esistono pure in Atlantico, per esempio nella Dorsale di Walvis. Si tratta dunque di eventi di estensione planetaria.

Allora, il limite Paleocene – Eocene è associato ad un massimo termico improvviso durante una violenta emissione di CO2 in atmosfera: che cosa può essere successo? Non credo proprio che sia un caso se in quell'esatto momento fosse in corso la fase più virulenta della messa in posto dei magmi della Provincia Magmatica Nord Atlantica (in sigla inglese NAIP), L'inizio della nuova attività vulcanica, che segnerà l'inizio dell'apertura dell'Oceano Atlantico Settentrionale, avviene a 56,2 milioni di anni fa, quindi 400.000 anni prima del PETM ed è marcato da un primo cambio nella popolazione del nannoplancton a scala mondiale (inizio della zona stratigrafica NP9). La zona NP9 è a cavallo del PETM e quindi prosegue anche all'inizio dell'Eocene. I magmi della NAIP sono un classico esempio di magmi prodotti da una LIP (large Igneous Province): alla fine dell'attività sono stati messi in posto da 5 a 10 milioni di km cubici di magma; immaginatevi quanta CO2 sia stata rilasciata nell'occasione! Vediamo in questa carta la distribuzione dei magmi della NAIP con la situazione paleogeografica dell'epoca, senza l'Oceano Atlantico Settentrionale

Curiosamente anche il precedente Evento Biotico del Paleocene Medio è centrato durante una prima fase di emissioni di lave da parte della NAIP, quello avvenuto intorno a 59 milioni di anni.

È quindi facile attribuire l'innesco del PETM ad un repentino innalzamento dei gas – serra. A causa di ciò l'argomento è oggetto di numerosi studi.

C'è poi un dubbui: l'incremento della temperatura è stato dovuto solo alla CO2 emessa dai vulcani nordatlantici oppure ad una successiva immissione in atmosfera di metano proveniente dal permafrost (riscaldato dall'aria) o dai sedimenti marini (riscaldati dalle acque marine)? Questo secondo scenario è piuttosto realistico e potrebbe spiegare la brusca risalita delle temperature avvenuta ben dopo l'inizio delle eruzioni: in pratica la CO2 avrebbe agito come innesco di una bomba. 

Comunque è una questione sulla quale ora non voglio entrare: che ci abbia contribuito o no il metano, resta il fatto che oggi come oggi sia evidente come una pesante emissione di Anidride Carbonica proveniente da attività vulcanica sia la causa di vari episodi di brusco riscaldamento globale.

L'analogia con le emissioni antropiche mi pare piuttosto stringente e quando negazionisti alla Sarah Palin dicono che “in Alaska c'erano palme e coccodrilli” dicono la verità. Peccato per loro e anche per noi che questa anomala presenza sia stata dovuta ad un evento catastrofico come il PETM.