Risolvono un mistero degli oceani di 14.000 anni fa e mettono nei guai la geoingegneria

[19 luglio 2013]

Alla fine dell’ultima era glaciale, quando il mondo ha cominciato a scaldarsi, in un’area dell’Oceano Pacifico del Nord è esplosa la vita. La Woods hole oceanographic institution (Whoi) spiega che «Nel corso di un breve impulso di produttività biologica, 14.000 anni fa, questo tratto di mare brulicava di fitoplancton, amebe foraminiferi ed altre minuscole creature, che hanno prosperato in gran numero fino a quando la produttività si è conclusa, come misteriosamente era iniziato, solo poche centinaia di anni dopo».

Molti scienziati credevano che fosse stato il ferro a scatenare questa ondata di vita oceanica, ma un nuovo studio pubblicato su Nature Geoscience,  condotto dai ricercatori della Whoi e dai loro colleghi dell’università britannica di Bristol e di quella  norvegese di Bergen e del Williams College e  del Lamont Doherty Earth Observatory della Columbia University, suggerisce che «Dopo tutto, il ferro potrebbe non aver svolto un ruolo importante». La ricerca evidenzia che un diverso meccanismo, una “tempesta perfetta” transitoria di nutrienti e luce, ha stimolato l’esplosione della vita  nel Pacifico dopo l’era glaciale. Queste conclusioni fanno chiarezza sulle idee contrastanti sulla relazione tra ferro e produttività biologica durante questo periodo di tempo nel Nord Pacifico, con potenziali implicazioni per le iniziative di geoingegneria per limitare il cambiamento climatico attraverso la semina di ferro in mare per “fertilizzarlo”.

Uno degli autori, Phoebe Lam della Whoi spiega che «Un sacco di persone hanno molta fiducia nel  ferro e, in effetti, come moderno chimico oceanico, ho costruito la mia carriera sull’importanza del ferro, ma non sempre può essere stato così importante come si pensa».

Dato che il ferro attualmente provoca fioriture di attività biologica nel Pacifico occidentale, i ricercatori avevano ipotizzato che avesse svolto un ruolo centrale anche nel passato pure ed anche che, con quando le calotte dell’era glaciale cominciarono a sciogliersi ed il livello del mare aumentò, il mare che sommerse la piattaforma continentale  dilavò il ferro, scatenando un’esplosioni di vita.

Studi precedenti su carotaggi di sedimenti marini  avevano ripetutamente trovato le prove di questa eccezionale fioritura di vita, sotto forma di uno strato di una maggiore presenza di opale e carbonato di calcio, i materiali che compongono il fitoplancton ed i gusci dei foraminiferi. Ma stranamente nessuno aveva cercato specificamente nei dati fossili le prove che il ferro proveniente dalla sommersione della piattaforma continentale avesse avuto una parte rilevante nella fioritura della vita marina.

Il team internazionale ha riesaminato i dati fondamentali dei sedimenti per testare direttamente questa ipotesi.  Hanno campionato il  GGC-37, un nucleo estratto in un sito vicino alla penisola russa della Kamchatka, risalendo all’inizio della fioritura biologica, poi han analizzato la composizione chimica dei campioni, misurando l’abbondanza relativa degli isotopi di stronzio e neodimio, che indicano quale variante di ferro fosse presente. I rapporti di abbondanza isotopica sono un indizio particolarmente importante, perché potrebbero rivelare da dove provenisse il ferro ed è venuto fuori che proveniva dall’antico altipiano di Loess, nel nord della Cina, una frequente fonte di polvere ricca di ferro per il Pacifico del nord-ovest, mentre un altro carotaggio suggerisce che  una delle fonti di ferro fosse una più recente piattaforma continentale più vulcanica.

Quel che hanno scoperto i ricercatori li ha sorpresi: «Abbiamo visto che il flusso di ferro era veramente alto durante i periodi glaciali, e che è crollato durante la deglaciazione – dice Lam. – Non abbiamo visto alcuna prova di un impulso di ferro prima di questo picco di produttività». Il ferro che i ricercatori hanno trovato durante i periodi glaciali sembra provenire anche da una terza fonte, possibilmente nella zona del Mare di Bering, ma non ha avuto un effetto significativo sul picco di produttività. Invece, i dati suggeriscono che i livelli di ferro erano in declino quando il picco è iniziato.

Sulla base dei dati dei sedimenti, i ricercatori propongono una causa diversa per il boom biologico: «Una catena di eventi hanno creato le condizioni ideali perché la vita marina fiorisse brevemente. Il clima che cambiava ha innescato la miscelazione in profondità nel Pacifico del Nord, che ha smosso nutrienti, dai quali dipende il  piccolo plancton, fino agli strati superficiali del mare, ma in questo modo ha anche mescolato il plancton nelle acque profonde e oscure, dove la luce per la fotosintesi era troppo scarsa per permettergli di prosperare. Poi un impulso di acqua dolce dallo scioglimento dei ghiacciai, evidenziato da un cambiamento nella quantità di un certo isotopo dell’ossigeno nei gusci di foraminiferi trovati nel nucleo, ha fermato la miscelazione, intrappolando il fitoplancton e altre piccole creature in un sottile strato superiore dell’oceano, luminoso e ricco di sostanze nutritive. Con una maggiore esposizione a livelli di luce e nutrienti, e di ferro, che erano ancora relativamente elevati, le creature fiorirono».

Lam spiega ancora: «Noi pensiamo che alla fine questo sia ciò che ha causato il picco di produttività e che tutte queste cose siano accadute tutte in una volta. Ed era una cosa transitoria, perché il ferro ha continuato a calare,  mentre i nutrienti venivano fuori».

Secondo la Whoi  i risultati dello studio smentiscono che il ferro abbia provocato questa antica fioritura di vita, ma questo pone anche domande su un’idea molto moderna: la geoingegneria marina. Alcuni scienziati hanno proposto  di seminare gli  oceani con il ferro per innescare fioriture di fitoplancton che potrebbe assorbire e stoccare la CO2 in eccesso nell’atmosfera e contribuire a tenere sotto controllo il cambiamento climatico. Questa idea, che viene anche chiamata “Iron Hypothesis”, è molto contestata e le prove scientifiche della sua efficacia potenziale di sequestrare il carbonio e il suo impatto sulla vita dell’oceano sono tutte da verificare.

Ken Buesseler, un chimico marino della Whoi che nel 2007 ha organizzato un workshop proprio per discutere della fertilizzazione degli oceani con il ferro, conclude: «Questo studio dimostra come ci sia la necessità di maggiori controlli sulle fioriture di fitoplancton, non solo di ferro. Certo, prima di pensare di aggiungere ferro nell’oceano di sequestrare il carbonio come strumento di geoingegneria, dovremmo incoraggiare studi dei sistemi naturali come questo, nei quali sono già in atto  le condizioni di aggiunta di ferro, o no, su scale temporali  più lunghi e più grandi, perché noi siamo in grado di studiarne le conseguenze».