La fertilizzazione del ferro raffredda il clima dell'era glaciale

Il ferro è un elemento carente in alcuni oceani ricchi di nutrienti. In particolare, nell'Oceano Meridionale intorno all'Antartide e in alcune zone del Pacifico, i nitrati e i fosfati disciolti nell'acqua sono sufficienti. Tuttavia, affinché le alghe e altri fitoplancton crescano correttamente, manca il ferro, elemento vitale.

Non è sempre stato così. Durante l'ultima era glaciale, l'Oceano Meridionale ha conosciuto una fioritura algale, forse grazie a un maggiore apporto di ferro. A quel tempo, forti venti trasportavano costantemente in questo mare la polvere proveniente dalla punta meridionale del Sud America. Il ferro presente nella polvere ha favorito la crescita delle alghe, che potrebbero aver rimosso l'anidride carbonica dall'atmosfera: Le alghe hanno incorporato il carbonio nella massa vegetale. Quando gli organismi morivano, affondavano sul fondo del mare, dove il carbonio veniva infine depositato.

Ipotesi controverse sostenute

Questo meccanismo è stato descritto alla fine degli anni '80 dall'oceanografo John H. Martin nella sua "ipotesi del ferro". Tuttavia, questa ipotesi è stata controversa, non solo per la sua attuazione "pratica" - alcuni ricercatori hanno suggerito di fertilizzare parti dell'Oceano Pacifico con il ferro come misura contro il cambiamento climatico, al fine di rimuovere la CO₂ ma anche perché altri ricercatori hanno trovato prove che suggeriscono che la produttività dell'Oceano Meridionale durante le ere glaciali era ancora più bassa di quella attuale. Le loro conclusioni si sono basate sull'analisi dei rapporti di alcuni isotopi, isolati e determinati dalle diatomee.

Un gruppo di ricerca guidato dall'ETH di Zurigo e dall'Università di Princeton, con la partecipazione di altre università, è ora riuscito a trovare pezzi del puzzle che rafforzano l'ipotesi del ferro. In uno studio appena pubblicato sulla rivista "Science", essi dimostrano che durante l'ultima era glaciale, dalla punta meridionale dell'America del Sud è stata trasportata nell'Oceano Meridionale una quantità di polvere e quindi di ferro molto maggiore di quella attuale.

Gli isotopi forniscono informazioni sulla crescita delle alghe

Per verificare l'ipotesi del ferro, il gruppo di ricerca ha utilizzato carote di sedimenti dell'Oceano meridionale subpolare per ricostruire la crescita delle alghe durante l'era glaciale. Inoltre, gli scienziati hanno analizzato i cambiamenti associati nel ciclo dell'azoto e del carbonio, poiché questi cambiano in modo significativo con una forte crescita del plancton.

Gli scienziati sono riusciti a determinare se e in che misura questi nutrienti sono stati utilizzati dalla produttività biologica sulla superficie dell'acqua durante l'ultima era glaciale analizzando gli isotopi dell'azoto nei microrganismi unicellulari noti come foraminiferi. Questi ultimi Umwelt und Geomatik incorporano nel loro scheletro il rapporto isotopico dell'azoto in equilibrio con le condizioni ambientali dell'epoca. I resti fossili di questi microrganismi possono essere estratti da carote di sedimenti. Per il loro studio, i ricercatori hanno utilizzato una nuova tecnica analitica sviluppata all'Università di Princeton. In questo modo è stato possibile determinare la composizione degli isotopi dell'azoto nelle più piccole quantità di sedimenti.

Le analisi hanno mostrato chiaramente ai ricercatori che l'aumento glaciale dell'apporto di polvere e della crescita delle alghe è legato a un maggiore consumo di nutrienti. "Questo depone a favore dell'ipotesi del ferro e contro altri modelli esplicativi", afferma il primo autore Alfredo Martinez-García, postdoc nel gruppo del professor Gerald Haug dell'ETH. Chi siamo, dopo due decenni dallo studio visionario di John Martin, è riuscito a raccogliere ulteriori prove a favore dell'ipotesi del ferro.

La fertilizzazione artificiale del ferro non è fattibile

La conferma dell'ipotesi del ferro sottolinea anche l'importante effetto di una fioritura algale sulla CO₂-dell'atmosfera: la fertilizzazione del ferro è un meccanismo di feedback fondamentale che la ricerca può ora utilizzare per spiegare perché la CO₂-La concentrazione dell'atmosfera ha raggiunto il minimo durante le ere glaciali, afferma Martinez-García.

Questo studio fornisce anche una nuova base per il dibattito sulla questione se la CO₂-? quindi possibile ridurre la concentrazione di ferro nell'atmosfera con l'aiuto della fertilizzazione artificiale del ferro negli oceani ricchi di nutrienti ma poveri di ferro, rallentando così il cambiamento climatico. "I nostri dati dimostrano che la fertilizzazione continua con ferro di vaste aree oceaniche è un'idea improbabile per ridurre le emissioni di CO₂-concentrazione nell'atmosfera. Si è verificato naturalmente durante l'era glaciale, ma su una scala completamente diversa e in condizioni oceanografiche diverse", afferma Gerald Haug. "Tuttavia, ricreare artificialmente questo processo non è né tecnicamente fattibile né sensato, in quanto comporta enormi rischi per l'equilibrio ecologico degli oceani e non è una soluzione puramente quantitativa al problema della CO₂-problema".

Nel corso dell'ultima era glaciale, la CO₂-nell'atmosfera di 40 ppm (parti per milione) nel corso dei secoli grazie alla fertilizzazione naturale con il ferro. Attualmente, la concentrazione di CO₂-Tuttavia, le concentrazioni di ferro prodotte dall'uomo sono aumentate molto più rapidamente: di due ppm all'anno. L'effetto della fertilizzazione artificiale con ferro non durerebbe quindi a lungo. Anche se un'area dell'Oceano Meridionale subpolare grande tre volte gli Stati Uniti venisse fertilizzata con l'oligoelemento, il riscaldamento globale verrebbe ritardato al massimo di 20 anni. Infatti, l'effetto sarebbe significativamente inferiore a quello dell'ultima era glaciale, a causa della circolazione oceanica fondamentalmente diversa nell'Oceano meridionale polare di oggi.