Connessione tra un antico evento di riscaldamento globale e i modelli orbitali della Terra

Cambiamenti nell’orbita terrestre potrebbero aver avuto un ruolo nell’innescare un rapido evento di riscaldamento globale che si è verificato 56 milioni di anni fa. Questo evento, noto come Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM), è considerato simile al cambiamento climatico moderno.

“Il massimo termico del Paleocene-Eocene è quanto di più simile conosciamo nella documentazione geologica a ciò che stiamo vivendo ora e che potremmo sperimentare in futuro con i cambiamenti climatici“, ha affermato Lee Kump, professore di geoscienze alla Penn State University. “C’è molto interessenel comprendere meglio quell’evento e il nostro lavoro affronta importanti domande su cosa lo ha innescato e il tasso di emissioni di carbonio.

Il riscaldamento globale causato da variazioni orbitali

Il team di ricercatori ha studiato campioni di carotaggio da uno strato geologico ben conservato del PETM vicino alla costa del Maryland utilizzando l’astrocronologia, un metodo di datazione degli strati sedimentari basato sugli schemi orbitali che si verificano per lunghi periodi di tempo, chiamati cicli di Milankovitch.

Gli studiosi hanno scoperto che la forma dell’orbita terrestre, o eccentricità, e l’oscillazione nella sua rotazione, o precessione, hanno favorito condizioni più calde all’inizio del PETM e che queste configurazioni orbitali insieme potrebbero aver giocato un ruolo nell’innescare l’evento di riscaldamento globale.

“Un cambiamento orbitale potrebbe aver portato al rilascio di carbonio che ha causato diversi gradi di riscaldamento globale durante il PETM, in contrasto con quella che è l’interpretazione più popolare al momento secondo cui furono episodi di massiccio vulcanismo a rilasciare il carbonio e ad innescare l’evento“, ha affermato Kump.

I risultati, pubblicati sulla rivista Nature Communications, indicano anche che l’inizio del PETM è durato circa 6.000 anni. Le stime precedenti variavano da diversi anni a decine di migliaia di anni. La tempistica è importante per capire la velocità con cui il carbonio è stato rilasciato nell’atmosfera provocando il riscaldamento, hanno spiegato gli studiosi.

“Questo studio ci consente di affinare i nostri modelli del ciclo del carbonio per capire meglio quanto il pianeta reagisce al riscaldamento dovuto ad un’iniezione di carbonio su queste scale temporali e per restringere la ricerca dei possibili responsabili del rilascio di carbonio che ha guidato il PETM“, ha affermato Mingsong Li, assistente professore presso la School of Earth and Space Sciences dell’Università di Pechino ed ex assistente professore di ricerca di geoscienze presso la Penn State, che è l’autore principale dello studio.

Un inizio di 6.000 anni, insieme alle stime secondo cui 10.000 gigatonnellate di carbonio furono iniettate nell’atmosfera sotto forma di gas serra come anidride carbonica o metano, indica che, all’epoca, fu rilasciata circa un gigatonnellata e mezzo di carbonio all’anno.

“Questi tassi sono vicini a un ordine di grandezza di inferiore al tasso di emissioni di carbonio di oggi, quindi questo è motivo di preoccupazione“, ha affermato Kump. “Ora stiamo emettendo carbonio a un tasso da 5 a 10 volte superiore alle nostre stime di emissioni durante questo evento geologico di riscaldamento globale che ha lasciato un’impronta indelebile sul pianeta 56 milioni di anni fa“.

Gli scienziati hanno condotto un’analisi delle serie temporali del contenuto di calcio e della suscettività magnetica trovati nei nuclei, che sono proxy per i cambiamenti nei cicli orbitali, e hanno utilizzato tali informazioni per stimare il ritmo del PETM.

L’orbita terrestre varia in modi prevedibili e calcolabili a causa delle interazioni gravitazionali con il Sole e gli altri pianeti del sistema solare. Questi cambiamenti influenzano la quantità di luce solare che raggiunge la Terra e la sua distribuzione geografica e quindi influenzano il clima.

“Il motivo per cui nella documentazione geologica di questi cambiamenti orbitali c’è un’evidenza è perché influenzano il clima“, ha detto Kump. “E ciò influisce sulla produttività degli organismi marini e terrestri, sulla quantità di precipitazioni, sulla quantità di erosione presente sui continenti e quindi sulla quantità di sedimenti trasportati nell’ambiente oceanico“.

L’erosione dei fiumi paleo Potomac e Susquehanna, che all’inizio del PETM potrebbe aver rivaleggiato con lo scarico del Rio delle Amazzoni, ha trasportato sedimenti nell’oceano dove sono stati depositati sulla piattaforma continentale. Questa formazione, chiamata Marlboro Clay, si trova ora nell’entroterra e offre uno degli esempi meglio conservati di PETM.

“Possiamo studiare la storia scavando attraverso gli strati di sedimenti ed estraendo i cicli specifici che la raccontano, proprio come si potrebbe estrarre ogni nota da una canzone“, ha detto Kump. “Naturalmente, alcuni dei record sono distorti e ci sono lacune, ma possiamo utilizzare gli stessi tipi di metodi statistici utilizzati nelle app che possono determinare quale canzone stai cercando di cantare. Puoi cantare una canzone e se dimentichi metà delle parole e salti un ritornello, l’app è comunque in grado di determinare la canzone; noi possiamo usare lo stesso approccio per ricostruire questi record”.

Riferimento: “Astrochronology of the Paleocene-Eocene Thermal Maximum on the Atlantic Coastal Plain” di Mingsong Li, Timothy J. Bralower, Lee R. Kump, Jean M. Self-Trail, James C. Zachos, William D. Rush e Marci M Robinson, 24 settembre 2022, Nature Communications .
DOI: 10.1038/s41467-022-33390-x

Lo studio è stato finanziato dal National Key R&D Program of China e dalla Heising-Simons Foundation.