Il clima che viene dal basso

Cambiamenti climatici sono parole chiavi che da tempo tutti hanno in bocca ma, come spesso succede, pochi sanno fino in fondo di cosa si tratta. In questo interessante articolo uno scienziato dell'Università "La Sapienza" di Roma ci spiega come uno dei principali fattori di regolazione del clima del nostro pianeta si trovi migliaia di chilometri sotto i nostri piedi.
Processi che avvengono all'interno della Terra, implicati anche nel movimento dei continenti, nell'innalzamento delle grandi catene montuose, nel vulcanesimo e nei terremoti, sono alla base della variazione del contenuto di gas serra (CO2, anidride carbonica, CH4, metano e H2O, acqua) nella nostra atmosfera. Nei tempi lunghi sono questi i fattori che influenzano fortemente il clima della Terra.
La nostra atmosfera è composta da azoto (79 % circa), ossigeno (21 % circa) più alcuni componenti minori tra cui CO2, 380 parti per milione, CH4, 1,7 parti per milione, e vapore acqueo. Le molecole di anidride carbonica, metano e vapor acqueo, detti gas serra, assorbono i raggi infrarossi trattenendo calore sulla Terra. Maggiore è la loro concentrazione maggiore sarà la quantità di calore trattenuta.
Marte ha un'atmosfera molto meno densa della nostra e di conseguenza un effetto serra trascurabile e la sua temperatura superficiale è di -60 °C, mentre Venere, con un'atmosfera composta principalmente da anidride carbonica, ha un notevole effetto serra che porta la temperatura superficiale a circa 450 °C. Sulla Terra il "giusto" effetto serra ha permesso all'acqua di rimanere allo stato liquido e quindi si è potuta sviluppare la vita. Il nostro clima dipende quindi dalla composizione dell'atmosfera. Ma da dove viene l'atmosfera? E cosa determina la variazione della sua composizione?

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Circa 4,5 miliardi di anni fa, quando ancora i pianeti del sistema solare si stavano formando, l'atmosfera della primitiva terra era formata da acqua, anidride carbonica, metano e ammoniaca. Era molto densa e l'effetto serra era così forte che la temperatura terrestre era intorno ai 1200°C e la terra era un vero e proprio oceano di magma. L'alta temperatura era alimentata anche dal calore sprigionato dalle sostanze radioattive e dalle collisioni di asteroidi. La diminuzione di questi fenomeni fece abbassare la temperatura e l'acqua condensò formando i primi oceani. L'atmosfera rimase ricca di anidride carbonica e l'effetto serra si mantenne molto elevato.
Il raffreddamento della crosta e l'emersione dei primi continenti hanno portato ad una riduzione dell'anidride carbonica nell'atmosfera e ad un conseguente abbassamento della temperatura superficiale della Terra. Infatti da questo momento in poi si è instaurato un meccanismo che ha regolato il clima sulla Terra fino ad oggi: l'anidride carbonica passa dal mantello agli oceani e da qui all'atmosfera grazie ai fenomeni vulcanici delle dorsali oceaniche. L'anidride carbonica ritorna poi dall'atmosfera alle rocce della crosta grazie alla formazione di carbonati (cioè un'alterazione chimica delle rocce continentali dovuta a pioggia contenente anidride carbonica). Quando prevale il primo fenomeno (immissione di anidride carbonica nell'atmosfera) si hanno periodi di clima caldo, quando prevale il secondo fenomeno (sequestro di anidride carbonica dall'atmosfera) il clima si raffredda.
In questo equilibrio, più di tre miliardi di anni fa, si è aggiunto lo scambio di anidride carbonica dovuto alla fotosintesi e alla respirazione degli organismi viventi. Ovviamente in tempi molto più recenti l'uomo ha contribuito all'immissione di anidride carbonica nell'atmosfera mediante l'uso di combustibili fossili.

La struttura della Terra
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I paleogeologi hanno dimostrato che più volte nel corso degli ultimi due miliardi di anni le masse continentali si sono unite in un unico supercontinente per poi frammentarsi di nuovo. Questo ha avuto conseguenze enormi sul clima della Terra perché l'equilibrio tra immissione e sequestro di anidride carbonica atmosferica è stato modificato. Per esempio è stato dimostrato che circa 700 milioni di anni fa la frammentazione del supercontinente allora presente provocò una glaciazione con conseguenze disastrose per le primitive forme di vita di quel periodo. Infatti nuovi continenti significa anche nuove coste rocciose che favoriscono il sequestro di anidride carbonica dall'atmosfera sotto forma di carbonati. Successivamente, il gelo che coprì quasi tutto il pianeta impedì il fenomeno del sequestro di anidride carbonica e di conseguenza prevalse l'immissione del gas per fenomeni vulcanici. Si ebbe allora un nuovo riscaldamento globale. Sembra insomma che processi avvenuti nelle profondità della Terra abbiano provocato in pochi milioni di anni un gelo del pianeta seguito da un forte riscaldamento globale.

Un vulcano che fuma...
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Non bisogna poi dimenticare che i movimenti delle zolle litosferiche sulla superficie del pianeta, il cui motore principale è nel mantello terrestre, portano anche alla collisione di blocchi continentali, causando l'innalzamento di grandi catene montuose (come per esempio nel caso dell'Himalaya). La formazione di catene montuose, detta orogenesi, determina un raffreddamento del clima a causa dell'aumento di fenomeni di sequestro di anidride carbonica dall'atmosfera per erosione fisica e alterazione chimica delle masse rocciose.
Come se non bastasse gli scienziati hanno scoperto che l'attività vulcanica nei fondali oceanici, in corrispondenza delle dorsali, subisce delle fluttuazioni periodiche. In alcuni periodi tale attività risulta maggiore e di conseguenza si hanno maggiori immissioni di anidride carbonica proveniente dal mantello con conseguente riscaldamento del clima terrestre.
E' chiaro nella mente di tutti gli esperti di questo settore che i cambiamenti climatici sul nostro pianeta non sono certo un fenomeno scatenato dalle attività umane. Il sole e il mantello terrestre sono i protagonisti principali nella determinazione del clima del nostro bel pianeta... L'uomo pecca spesso di protagonismo ed è bene ricordare a conclusione di questo approfondimento che non solo la permanenza dell'uomo sulla Terra sarà una frazione minima dell'intera vita del nostro pianeta, ma soprattutto le forze naturali sono state, sono e saranno sempre le uniche protagoniste. Insomma sono sicura che, per quanti sforzi l'uomo potrà fare per "salvare la natura", questa gli sopravviverà!

Referenze
Enrico Bonatti (2009) Il clima che viene dal basso. Le Scienze 489: 64-71.

Manuela Casasoli (manuela_casasoli@yahoo.it)