Il ruolo delle faglie trasformi oceaniche nel ciclo del carbonio
Una recente ricerca ha messo in luce l’importanza delle faglie trasformi oceaniche come significative e precedentemente sottovalutate riserve di CO2, sfidando le concezioni esistenti sul ciclo geologico del carbonio terrestre. Questo studio sottolinea il ruolo cruciale delle emissioni geologiche naturali nella storia climatica della Terra e evidenzia la necessità di una comprensione più approfondita di questi processi nel contesto del cambiamento climatico contemporaneo. Nell’immagine sopra è possibile vedere una fetta di roccia del mantello alterata.
Studiare una roccia per leggere la storia della Terra
Secondo Frieder Klein, scienziato associato presso il Dipartimento di Chimica Marina e Geochimica dell’Istituto Oceanografico di Woods Hole (WHOI), studiare una roccia è come leggere un libro. La roccia ha una storia da raccontare. Le rocce analizzate da Klein e dai suoi colleghi, prelevate dai fianchi sommersi dell’Arcipelago di San Pietro e San Paolo nella faglia trasformi oceanica di San Paolo, a circa 500 km dalla costa del Brasile, raccontano una storia affascinante e precedentemente sconosciuta su parti del ciclo geologico del carbonio.
Le faglie trasformi e il loro ruolo nel ciclo del carbonio
Le faglie trasformi, dove le placche tettoniche si muovono l’una accanto all’altra, sono uno dei tre principali tipi di confini delle placche terrestri e si estendono per circa 48.000 km a livello globale. Gli altri due tipi sono il sistema globale delle dorsali oceaniche (circa 65.000 km) e le zone di subduzione (circa 55.000 km). Il ciclo del carbonio nelle dorsali oceaniche e nelle zone di subduzione è stato studiato per decenni. Al contrario, le faglie trasformi oceaniche sono state relativamente trascurate dagli scienziati. Queste faglie sono state considerate per molto tempo luoghi “piuttosto noiosi” a causa della bassa attività magmatica presente. Tuttavia, Klein afferma che le rocce del mantello esposte lungo queste faglie trasformi oceaniche rappresentano una potenzialmente vasta riserva di CO2.
La fusione parziale del mantello rilascia CO2 che viene intrappolata nel fluido idrotermale, reagisce con il mantello più vicino al fondale marino e viene catturata lì. Questa è una parte del ciclo geologico del carbonio che non era conosciuta in precedenza. Poiché le faglie trasformi non sono state considerate nelle stime precedenti dei flussi globali di CO2 geologica, il trasferimento di massa di CO2 magmatica al mantello oceanico alterato e all’acqua di mare potrebbe essere maggiore di quanto si pensasse in precedenza.
Emissioni geologiche e clima
La quantità di CO2 emessa dalle faglie trasformi è trascurabile rispetto alla quantità di CO2 antropogenica, ovvero prodotta dall’uomo. Tuttavia, su scale temporali geologiche e prima che gli esseri umani emettessero così tanta CO2, le emissioni geologiche dal mantello terrestre, comprese quelle dalle faglie trasformi, sono state una forza trainante importante per il clima della Terra. Le emissioni globali di CO2 antropogenica sono stimate intorno ai 36 gigatonnellate (Gt) all’anno, eclissando le stime delle emissioni geologiche medie (0,26 Gt all’anno) nell’atmosfera e nell’idrosfera. Tuttavia, su scale temporali geologiche, le emissioni di CO2 provenienti dal mantello terrestre sono state fondamentali nel regolare il clima e l’abitabilità della Terra, così come la concentrazione di carbonio nei serbatoi superficiali, inclusi gli oceani, l’atmosfera e la litosfera.
Comprendere il cambiamento climatico attraverso studi geologici
Per comprendere appieno il cambiamento climatico causato dall’uomo nel mondo moderno, è necessario comprendere le fluttuazioni naturali del clima nel profondo passato della Terra, legate a perturbazioni nel ciclo naturale del carbonio terrestre. Il lavoro di Klein e dei suoi colleghi fornisce intuizioni sui flussi di carbonio a lungo termine tra il mantello terrestre e il sistema oceano/atmosfera. Grandi cambiamenti in tali flussi di carbonio nel corso di milioni di anni hanno causato un clima terrestre molto più caldo o più freddo di quello attuale.
Per comprendere meglio il ciclo del carbonio tra il mantello terrestre e l’oceano, Klein, Schroeder e colleghi hanno studiato la formazione di pietre ollari “e altri assemblaggi contenenti magnesite durante la carbonatazione minerale del peridotite del mantello” nella faglia trasformi di San Paolo. Alimentata dal magmatismo nella zona radice della faglia trasformi e dalla successiva degassificazione, la faglia costituisce un condotto per i fluidi idrotermali ricchi di CO2, mentre la carbonatazione del peridotite rappresenta una potenzialmente vasta riserva per la CO2 emessa.
I ricercatori sostengono che “la combinazione di basse estensioni di fusione, che genera fusioni arricchite di elementi incompatibili, volatili e in particolare CO2, e la presenza di peridotite nelle faglie trasformi oceaniche crea condizioni favorevoli a una vasta carbonatazione minerale”. Le rocce sono state raccolte utilizzando veicoli occupati da esseri umani durante una crociera nell’area nel 2017.
Trovare e analizzare queste rocce ”è stato un sogno che si è avverato. Avevamo previsto la presenza di rocce del mantello oceanico alterate da carbonati 12 anni fa, ma non siamo riusciti a trovarle da nessuna parte”, dice Klein. “Siamo andati all’arcipelago per esplorare l’attività idrotermale a bassa temperatura e abbiamo fallito miseramente nel trovare tale attività. È stato incredibile che siamo riusciti a trovare queste rocce in una faglia trasformi, perché le abbiamo trovate per caso mentre cercavamo qualcos’altro”.