I vulcani hanno innescato l'acidificazione degli oceani

Un nuovo studio supporta l'ipotesi che le eruzioni della grande provincia ignea dell'altopiano di Giava di Ontong abbiano portato all'evento anossico oceanico 1a, da 127 a 100 milioni di anni fa.

I vulcani hanno innescato l'acidificazione degli oceani

Le eruzioni vulcaniche hanno innescato direttamente l'acidificazione degli oceani durante il Cretaceo inferiore

Circa 120 milioni di anni fa, la terra ha subito un'estrema perturbazione ambientale che ha soffocato l'ossigeno dai suoi oceani.

Conosciuto come evento anossico oceanico (OAE) 1a, l'acqua priva di ossigeno ha portato a un'estinzione di massa minore, ma significativa, che ha colpito l'intero globo. Durante questa età, nel Cretaceo inferiore, un'intera famiglia di nannoplancton che vivono in mare è praticamente scomparsa.

Misurando l'abbondanza di isotopi di calcio e stronzio nei fossili di nannoplancton, gli scienziati della terra nordoccidentale hanno concluso che l'eruzione della grande provincia ignea (LIP) dell'altopiano di Ontong Java ha innescato direttamente OAE1a. Più o meno delle dimensioni dell'Alaska, il LIP Ontong Java è esploso per sette milioni di anni, rendendolo uno dei più grandi eventi LIP mai conosciuti. Durante questo periodo, ha vomitato tonnellate di anidride carbonica (CO 2 ) nell'atmosfera, spingendo la Terra in un periodo di serra che ha acidificato l'acqua di mare e soffocato gli oceani.

"Torniamo indietro nel tempo per studiare i periodi di serra perché la Terra si sta dirigendo verso un altro periodo di serra ora", ha detto Jiuyuan Wang, un dottorando nordoccidentale. studente e primo autore dello studio. "L'unico modo per guardare al futuro è capire il passato".

Lo studio è stato pubblicato online la scorsa settimana (16 dicembre) sulla rivista Geology . È il primo studio ad applicare misurazioni di isotopi stabili di stronzio allo studio di antichi eventi anossici oceanici.

Andrew Jacobson, Bradley Sageman e Matthew Hurtgen, tutti professori di scienze della terra e planetarie al Weinberg College of Arts and Sciences della Northwestern, sono stati coautori dell'articolo. Wang è co-consigliato da tutti e tre i professori.

Indizi all'interno dei core

I gusci del nannoplancton e molti altri organismi marini costruiscono i loro gusci dal carbonato di calcio, che è lo stesso minerale che si trova nel gesso, nel calcare e in alcune tavolette antiacidi. Quando la CO 2 atmosferica si dissolve nell'acqua di mare, forma un acido debole che può inibire la formazione di carbonato di calcio e può anche dissolvere il carbonato preesistente.

Per studiare il clima della terra durante il Cretaceo inferiore, i ricercatori del nord-ovest hanno esaminato un nucleo di sedimenti lungo 1.600 metri prelevato dalle montagne del medio Pacifico. I carbonati nel nucleo si sono formati in un ambiente tropicale con acque poco profonde circa da 127 a 100 milioni di anni fa e si trovano attualmente nell'oceano profondo.

"Se si considera il ciclo del carbonio della Terra, il carbonato è uno dei più grandi serbatoi di carbonio", ha detto Sageman. "Quando l'oceano si acidifica, fondamentalmente fonde il carbonato. Possiamo vedere questo processo influenzare il processo di biomineralizzazione degli organismi che usano il carbonato per costruire i loro gusci e scheletri in questo momento, ed è una conseguenza dell'aumento osservato della CO 2 atmosferica a causa di attività umane."

Stronzio come prova corroborante

Diversi studi precedenti hanno analizzato la composizione dell'isotopo di calcio del carbonato marino dal passato geologico. I dati possono essere interpretati in vari modi, tuttavia, e il carbonato di calcio può cambiare nel tempo, oscurando i segnali acquisiti durante la sua formazione. In questo studio, i ricercatori della Northwestern hanno anche analizzato gli isotopi stabili dello stronzio, un oligoelemento trovato nei fossili di carbonato, per ottenere un quadro più completo.

"I dati sugli isotopi del calcio possono essere interpretati in vari modi", ha detto Jacobson. "Il nostro studio sfrutta le osservazioni secondo cui gli isotopi di calcio e stronzio si comportano in modo simile durante la formazione del carbonato di calcio, ma non durante l'alterazione che si verifica al momento della sepoltura. In questo studio, l'isotopo di calcio-stronzio 'multi-proxy' fornisce una forte evidenza che i segnali sono 'primari' e si riferiscono alla chimica dell'acqua di mare durante l'OAE1a. "

"Gli isotopi di stronzio stabili hanno meno probabilità di subire alterazioni fisiche o chimiche nel tempo", ha aggiunto Wang. "Gli isotopi del calcio, d'altra parte, possono essere facilmente modificati in determinate condizioni."

Il team ha analizzato gli isotopi di calcio e stronzio utilizzando tecniche di alta precisione nel laboratorio pulito di Jacobson a Northwestern. I metodi prevedono la dissoluzione di campioni di carbonato e la separazione degli elementi, seguita dall'analisi con uno spettrometro di massa a ionizzazione termica. I ricercatori sospettano da tempo che le eruzioni LIP causino l'acidificazione degli oceani. "Esiste un collegamento diretto tra l'acidificazione degli oceani e i livelli atmosferici di CO 2 ", ha detto Jacobson. "Il nostro studio fornisce prove chiave che collegano l'eruzione del LIP dell'altopiano di Ontong Java all'acidificazione degli oceani. Questo è qualcosa che le persone si aspettavano dovrebbe essere il caso sulla base di indizi dalla documentazione fossile, ma mancavano dati geochimici".

Modellazione del riscaldamento futuro

Comprendendo come gli oceani hanno risposto al riscaldamento estremo e all'aumento della CO 2 atmosferica , i ricercatori possono capire meglio come la terra sta rispondendo agli attuali cambiamenti climatici causati dall'uomo. Gli esseri umani stanno attualmente spingendo la terra in un nuovo clima, che sta acidificando gli oceani e probabilmente causando un'altra estinzione di massa.

"La differenza tra i periodi di serra passati e l'attuale riscaldamento causato dall'uomo è nella scala temporale", ha detto Sageman. "Gli eventi passati si sono svolti da decine di migliaia a milioni di anni. Stiamo facendo accadere lo stesso livello di riscaldamento (o più) in meno di 200 anni".

"Il modo migliore per comprendere il futuro è attraverso la modellazione al computer", ha aggiunto Jacobson. "Abbiamo bisogno di dati climatici del passato per contribuire a creare modelli più accurati del futuro".