Il ciclo globale del carbonio esercita un controllo sostanziale sul clima terrestre. Eppure, la vita sulla Terra ha continuato a battere negli ultimi 3.7 miliardi di anni. La comprensione della storia della Terra, degli effetti a lungo termine dei cambiamenti climatici di origine antropica e dell’abitabilità planetaria dipendono da come il clima viene mantenuto su scale temporali geologiche.
CON gli scienziati hanno confermato che la Terra ha un meccanismo di “feedback stabilizzante” che funziona per milioni di anni per riportare il clima fuori dal limite e mantenere le temperature globali entro un intervallo stabile e abitabile.
Secondo gli scienziati, questo possibile meccanismo è l’erosione dei silicati. È un processo geologico mediante il quale l'erosione lenta e costante delle rocce silicatiche comporta reazioni chimiche che alla fine si disegnano anidride carbonica dall'atmosfera e nei sedimenti oceanici, intrappolando il gas nelle pietre.
Per molto tempo, gli scienziati hanno presunto che l’erosione dei silicati avesse un ruolo significativo nel controllo della Il ciclo del carbonio terrestre. Il suo meccanismo potrebbe fornire una forza geologicamente costante nel tenere sotto controllo l’anidride carbonica – e le temperature globali. Tuttavia, fino ad ora non è stata osservata alcuna prova diretta del funzionamento continuo di tale feedback.
Per questo studio, gli scienziati hanno analizzato i dati paleoclimatici che hanno registrato i cambiamenti nelle temperature medie globali negli ultimi 66 milioni di anni. Successivamente, applicando un’analisi matematica, il team ha determinato se i dati rivelavano eventuali modelli caratteristici di fenomeni di stabilizzazione che hanno frenato le temperature globali su una scala temporale geologica.
Hanno scoperto che, nel corso di centinaia di migliaia di anni, sembra effettivamente esserci uno schema costante in cui le oscillazioni della temperatura della Terra vengono domate. La durata di questo effetto è paragonabile ai tempi previsti per l'erosione dei silicati.
Gli scienziati hanno esaminato i dati delle fluttuazioni della temperatura globale attraverso la storia geologica. Volevano confermare se il feedback stabilizzante fosse effettivamente all'opera. Hanno utilizzato una varietà di registrazioni della temperatura globale ottenute da ricercatori precedenti, comprese quelle conservate Ghiaccio antartico carote e dati sulla composizione chimica di fossili e conchiglie marini preistorici.
Constantin Arnscheidt, uno studente laureato presso il Dipartimento di Scienze della Terra, dell'Atmosfera e del Pianeta (EAPS) del MIT, ha dichiarato: “L’intero studio è possibile solo perché ci sono stati grandi progressi nel migliorare la risoluzione di questi record di temperatura delle profondità marine. Ora disponiamo di dati che risalgono a 66 milioni di anni fa, con dati distanti al massimo migliaia di anni”.
L'analisi matematica utilizzata dagli scienziati nello studio includeva equazioni differenziali stocastiche. Queste equazioni sono comunemente utilizzate per rivelare modelli in set di dati ampiamente fluttuanti.
Arnscheidt spiega, “Ci siamo resi conto che questa teoria fa previsioni su ciò che ti aspetteresti La temperatura terrestre la storia dovrebbe sembrare come se ci fossero stati feedback che agivano su determinate scale temporali.
Grazie a questo approccio, gli scienziati hanno potuto analizzare la storia delle temperature medie globali negli ultimi 66 milioni di anni. Hanno inoltre determinato se sono emersi modelli di feedback stabilizzante in ciascun arco temporale.
Daniel Rothman, professore di geofisica al MIT, ha detto: “In un certo senso, è come se la tua macchina stesse sfrecciando lungo la strada e quando premi i freni scivoli a lungo prima di fermarti. Esiste una scala temporale entro la quale la resistenza di attrito, o feedback stabilizzante, entra in azione quando il sistema ritorna a uno stato stazionario.
Le fluttuazioni di temperatura dovrebbero aumentare con il tempo senza stabilizzare il feedback. Tuttavia, l'indagine del team ha identificato un regime in cui i cambiamenti non miglioravano, suggerendo che fosse in atto un meccanismo di stabilizzazione prima che le fluttuazioni diventassero eccessive. Le centinaia di migliaia di anni previste dagli scienziati per l’erosione dei silicati coincidono con la scala temporale di questo effetto stabilizzante.
Gli scienziati hanno scoperto che i dati non hanno rivelato alcun feedback stabilizzante su scale temporali più lunghe. Cioè, non sembra esserci alcun ritorno ricorrente delle temperature globali su scale temporali superiori a un milione di anni. In questi tempi più lunghi, quindi, cosa ha tenuto sotto controllo le temperature globali?
Rothman ha detto: "C'è l'idea che il caso possa aver giocato un ruolo importante nel determinare perché la vita esiste ancora dopo più di 3 miliardi di anni."
In altre parole, poiché le temperature della Terra fluttuano su periodi più lunghi, queste fluttuazioni possono essere abbastanza piccole in senso geologico da rientrare in un intervallo in cui un feedback stabilizzante, come l’erosione dei silicati, potrebbe periodicamente tenere il clima sotto controllo, e più precisamente, all'interno di una zona abitabile.
Riferimento della Gazzetta:
- Constantin W. Arnscheidt et al. Presenza o assenza di feedback stabilizzanti del sistema Terra su diverse scale temporali. Anticipi Scienza. DOI: 10.1126/sciadv.adc9241
