Come le eruzioni vulcaniche hanno guidato il cambiamento climatico e l’estinzione di massa del tardo Ordoviciano

Secondo un nuovo studio, “un massiccio vulcanismo può guidare un sostanziale raffreddamento globale su scale temporali di milioni di anni a causa del rilascio di fosforo"

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Il tardo Ordoviciano (circa 459-444 milioni di anni fa) fu caratterizzato da raffreddamento globale, glaciazione e grave estinzione di massa. L’estinzione di massa del tardo Ordoviciano (LOME) è avvenuta in due fasi e in termini di perdita di specie, è stata la seconda più grande estinzione nella storia della Terra. Questi eventi potrebbero essere stati causati da un maggiore rilascio del nutriente fosforo (P) nell’oceano e dall’aumento associato della produttività marina, ma non è chiaro perché ciò si sia verificato nei due impulsi identificati nella documentazione geologica”, si legge in uno studio, pubblicato sulla rivista Nature, in cui i ricercatori hanno collegato “entrambe le fasi di raffreddamento – e l’estinzione – alle eruzioni vulcaniche attraverso la deposizione marina di cenere ricca di nutrienti e l’erosione della cenere e della lava terrestri”.

Nello studio, gli autori hanno ricostruito “l’influenza del rilascio di fosforo vulcanico nel tardo Ordoviciano sul sistema marino, abbinando una stima dell’apporto di fosfato a un modello biogeochimico globale”. Secondo i risultati dello studio, “un massiccio vulcanismo può guidare un sostanziale raffreddamento globale su scale temporali di milioni di anni a causa del rilascio di fosforo associato all’erosione a lungo termine dei depositi vulcanici, compensando il riscaldamento temporaneo delle emissioni di gas serra associate alle eruzioni vulcaniche. Tale raffreddamento a lungo termine e il potenziale per l’eutrofizzazione marina possono essere importanti per altri eventi globali causati dal vulcanismo”.

La nostra ricostruzione indica che la deposizione di bentonite si è verificata in due impulsi distinti, corrispondenti all’eruzione di due province vulcaniche geograficamente distinte. Il primo impulso rappresenta il vulcanismo nordamericano/scandinavo ed è ben limitato, con la massima intensità di deposizione che si è verificata tra 454,5 e 453 milioni di anni fa, con un picco a 453,5 milioni di anni fa”, scrivono i ricercatori. Lo studio “suggerisce che il vulcanismo più intenso nella regione della Cina si è verificato tra 445,25 e 442,5 milioni di anni fa con un picco a circa 444 milioni di anni fa, corrispondente ad alcune delle date più accurate dagli affioramenti nella provincia sudoccidentale dello Yunnan e nella provincia centrale di Hubei. Questi due impulsi vulcanici corrispondono bene alle due variazioni isotopiche del carbonio (CIE) principali del tardo Ordoviciano (Guttenburg isotopic carbon excursion (GICE) e Hirnantian isotopic carbon excursion (HICE)) e possono quindi supportare un legame tra vulcanismo e cambiamento climatico”.

“I risultati dei nostri modelli suggeriscono che la diagenesi delle ceneri vulcaniche e l’erosione dei prodotti eruttati probabilmente hanno giocato un ruolo chiave nel sistema terrestre del Tardo Ordoviciano. I nostri risultati potrebbero spiegare diverse caratteristiche della LOME, che non seguono le tendenze associate ad altre estinzioni di massa, in particolare il collegamento al raffreddamento piuttosto che al riscaldamento. Per il tardo Ordoviciano, sembra che la natura a lungo termine dell’apporto di nutrienti dall’erosione dei prodotti eruttivi, come la cenere vulcanica, giochi un ruolo più dominante rispetto al riscaldamento a medio termine associato all’iniezione di CO2. Quando si confronta il cambiamento climatico, è chiaro che la prima diminuzione della diversità faunistica si è verificata subito dopo la GICE, con due ulteriori diminuzioni che si sono verificate temporalmente vicino all’HICE. Le supereruzioni rappresentate dalle bentoniti avrebbero probabilmente portato a un raffreddamento iniziale (dovuto all’iniezione di aerosol stratosferici), seguite da un riscaldamento (da iniezione di CO2), prima del raffreddamento a causa dell’aumento dell’apporto di nutrienti e dei livelli di produttività associati. I cicli di riscaldamento/raffreddamento che questo scenario rappresenta sono presumibilmente pericolosi per gli organismi, con la perdita di biodiversità che si verifica quando le temperature scendono al di fuori della finestra ottimale, spiegando potenzialmente l’inizio della LOME. Le età della bentonite suggeriscono che si siano verificate più eruzioni tra i due maggiori episodi vulcanici e le CIE, che potrebbero aver portato a CIE locali temporanee, come quelle riportati nelle sezioni scandinave”, riporta lo studio.

I ricercatori concludono che “la natura a impulsi del raffreddamento globale sembra essere il risultato dell’eruzione di due distinte province vulcaniche, una in quello che oggi è il Nord America e il Baltico, e l’altra in quella che è oggi la Cina meridionale. Inoltre, i nostri modelli suggeriscono che la deposizione di estesi manti di cenere e l’erosione delle lave poste durante il vulcanismo del tardo Ordoviciano hanno fornito fosforo sufficiente per guidare il raffreddamento globale, la glaciazione e il LOME”.