In un workshop tenuto dal Lamont – Doherty Earth Observatory e dall'Università di Bristol è stato fatto il punto sull'acidificazione degli oceani dovuta alla violenta immissione antropica di Biossido di Carbonio. È comunemente accettato che l'aumento del CO2 in atmosfera provochi pesanti conseguenze sulle temperature globali. Ma ci sono altre conseguenze meno note (o addirittura sconosciute) al grande pubblico su problemi ulteriori che l'aumento del CO2 atmosferico potrebbe innescare apportando all'ecosistema gravissimi danni a scala globale. Ne hanno parlato in quel workshop e vorrei esaminarli con una certa attenzione.
Osserviamo la composizione dell'atmosfera di 4 corpi del Sistema Solare e alcune altre loro caratteristiche. Ho preso come riferimento oltre alla Terra, Venere Marte e Titano, tutti corpi piccoli e rocciosi, non i pianeti giganti.
Da questa tabella si vedono le strette analogie fra le atmosfere di Venere e Marte, completamente diverse da quella della Terra: il CO2 la fa da padrone, specialmente su Marte dove la bassa gravità ha reso più difficile il mantenimento di gas più leggeri (non a caso c'è una grossa percentuale del pesante Argon). Allora, il Biossido di Carbonio, terribilmente preponderante sui due pianeti più vicini alla Terra è praticamente assente sul nostro pianeta o quasi.
Quindi al totale del loro cospetto, le emissioni antropiche, stimate sempre dalla stessa fonte a circa 30 miliardi di tonnellate all'anno, sono una cifra risibile, dato che tale fonte è attiva da 150 anni (senza considerare le alterazioni dovute a preesistenti deforestazioni sempre operate dalla nostra improvvida specie).
La domanda è dove siano andati a finire tutti questi milioni di tonnellate di CO2 emessi dai vulcani. È chiaro che ci deve per forza essere una relazione fra questo mancato accumulo in atmosfera del “padre di tutti i gas – serra” e il fatto che l'atmosfera terrestre ne sia praticamente priva rispetto alle atmosfere dei pianeti vicini (Titano è un caso a sé: la sua temperatura così bassa, che non ne fa un ambiente “caldo e afoso”, è tale che anche il CO2 oltre all'acqua sia ghiacciato).
Quindi sulla Terra è attivo qualche meccanismo che “sequestra” Biossido di Carbonio. Anzi, fondamentalmente i meccanismi sono due:
- la fotosintesi clorofilliana, che preleva Biossido di Carbonio e restituisce Ossigeno
- la deposizione delle rocce carbonatiche
Nella fotosintesi clorofilliana 6 atomi di CO2 si uniscono a 6 molecole di acqua per formarne una di Glucosio, restituendo 3 molecole di O2 all'atmosfera. È un processo che, da quando è iniziato, ha drasticamente abbassato la percentuale di CO2 nell'atmosfera, fino quasi ad azzerarla e spiega la presenza di così tanto Ossigeno.
Uno studio pubblicato in questi giorni su Nature Geosciences correla le glaciazioni di fine Ordoviciano (450 milioni di anni fa) con la comparsa delle prime piante terrestri: il loro consumo di Biossido di Carbonio avrebbe innescato una diminuzione di almeno 5 gradi centigradi delle temperature globali. Giova ricordare che i livelli di Biossido di Carbonio si erano già abbassati rispetto alle origini (e salito quello di Ossigeno) da ben prima, in quanto i primi organismi fotosintetici, marini, sono molto antichi.
Alterazione dei suoli e deposizione delle rocce carbonatiche rappresentano il secondo meccanismo che consuma CO2 e dipende dalla seconda caratteristica che distingue la Terra dai pianeti vicini: la massiccia presenza di acqua.
Il biossido di carbonio infatti reagisce con l'acqua secondo questa reazione: CO2 + H2O -> H2CO3
Però l'acido carbonico non è stabile e quindi si dissocia in ioni idrogeno e ione bicarbonato. Gli ioni idrogeno reagiscono con i silicati ed i carbonati delle rocce terrestri, alterando i silicati. Le reazioni, nella loro totalità, si possono descrivere così:
H2CO3 + H2O + silicati -> HCO3- + cationi (Ca++, Fe++, Na+, etc.) + argille
Vediamo che questa reazione trasforma altri silicati (feldspati, pirosseni ed altri) in miche, lasciando "liberi2 dei cationi. E cosa fanno questi cationi? Semplice. Questo vale per il Calcio ma si applica a tutti:
Ca++ + 2HCO3- -> CaCO3 + CO2 + H2O
Come si vede, questa reazione fissa nel carbonato di Calcio una parte del CO2 (la metà) che ha partecipato alla reazione.
Forme di vita, giacimenti di idrocarburi formati dal seppellimento in condizioni prove di ossigeno di materia organica e rocce carbonatiche detengono quindi una importante quota del CO2 terrestre, salvandoci dall'effetto serra.
Un esempio è quello di oggi, a causa delle emissioni antropiche, come si vede nel grafico qui a lato,
In altri momenti quantità eccezionali di CO2 sono state immesse in atmosfera da grandi eruzioni vulcaniche, le “large igneous provinces”, conosciute anche con la sigla LIP.
È universalmente accettato che l'aumento di CO2 nell'atmosfera produce un riscaldamento a causa delle capacità serra di questo gas. E si spiega con una particolare concentrazione di vulcanismo da LIP l'elevata concentrazione di CO2 in atmosfera nel mesozoico e di conseguenza le elevate temperature globali del periodo.
Ma l'aumento del contenuto in CO2 dell'atmosfera comporta altre conseguenza meno note ma potenzialmente ancora più devastanti dell'aumento delle temperature. Le reazioni sopra descritte sono in equilibrio con il gas in atmosfera; ne consegue che maggiori sono i quantitativi di CO2, maggiore è la capacità di alterazione nelle rocce subaeree e in quelle marine.
Ebbene, un aumento del CO2 modifica la profondità di compensazione dei carbonati, meglio nota come CCD (Carbonates Compensation Depth): sotto a questo livello i carbonati si sciolgono e nelle sequenze sedimentarie marine ed oceaniche gli intervalli a sedimentazione silicea o con forti tracce di dissoluzione sono segnali di risalita della CCD. Un esempio classico sono i Diaspri della Serie Toscana, un intervallo a sedimentazione silicea in mezzo alla serie carbonatica mesozoica del margine continentale adriatico. Quindi la risalita della CCD può impedire la sedimentazione carbonatica sottomarina. L'impatto è devastante non soltanto sui sedimenti ma anche sugli animali marini a guscio calcareo che non riescono a formarlo o a mantenerlo.
C'è poi l'effetto peggiore, che si è scatenato più volte ed è alla base delle peggiori estinzioni di massa avvenute in corrispondenza della attività vulcanica da “large igneous provinces”, delle colossali eruzioni basaltiche che ricoprono aree vastissime in poche centinaia di milgiaia di anni (i Trappi del Deccan occupano una superficie di mezzo milione di km quaddrati - una volta e mezzo l'Italia - con spessori che arrivano a 2000 metri). I livelli marini corrispondenti a questi episodi sono costituiti da materia organica scura non decomposta a causa della presenza di un ambiente privo di ossigeno (gli AOE, Anoxic Oceanico Events), compreso il limite Cretaceo / Paleocene per il quale l'ipotesi del meteorite come causa scatenante è da ritenersi ormai sorpassata, essendo caduto circa 300.000 anni prima,
Il meccanismo ipotizzato è il seguente: l'aumento del CO2 provoca un aumento del fitoplancton che a sua volta innesca un aumento dello zooplancton che se ne nutre; a sua volta questo si ripercuote fino ai predatori in vetta alla catena alimentare marina. Però a questa maniera si minnesca la fase anossica: l'ossigeno disciolto nelle acque viene consumato del tutto, provocando la morte per soffocamento degli animali.
La cosa drammatica, secondo i ricercatori convenuti al Lamont – Doherty Geological Observatory è che la velocità attuale di immissione di Biossido di Carbonio in atmosfera e quella di acidificazione delle acque è maggiore di quella registratasi durante eventi legati a LIPS quali quella dei Trappi Siberiani a fine Permiano, o quella della Provincia Magmatica dell'Atlantico centrale a fine Triassico e a quella dell'Atlantico Settentrionale al limite Paleocene – Eocene. Aggiungo anche i Trappi del Deccan a fine Cretaceo.
Notiamo come tutti questi episodi sono correlati ad importanti eventi di estinzione di massa.
Quindi come si vede il biossido di Carbonio non minaccia il sistema terrestre soltanto con l'aumento delle temperature, ma può innescare altri fenomeni di grande portata sulla vita del nostro pianeta. È già ampiamente accaduto in passato con gravi conseguenze.
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