Un progetto ERC indaga il legame tra grandi eruzioni e cambiamenti climatici

All’Università di Bologna è in corso una ricerca che punta a ricostruire con precisione quanto zolfo e anidride carbonica siano stati immessi nell’atmosfera dalle grandi eruzioni vulcaniche del passato geologico, e quale ruolo abbiano avuto nello scatenare crisi climatiche e ambientali. Il progetto, finanziato con un ERC Consolidator Grant e denominato DEGAS, è guidato da Sara Callegaro, ordinario di Petrologia presso il Dipartimento di Scienze Biologiche, Geologiche e Ambientali dell’Alma Mater Studiorum.

I risultati dello studio saranno presentati al Congresso Nazionale Congiunto della Società Geologica Italiana e della Società Italiana di Mineralogia e Petrologia, in programma a Padova dal 15 al 17 settembre.

Vulcani del passato e del presente, un confronto necessario

Il progetto DEGAS si concentra su due categorie di fenomeni vulcanici molto diverse per scala temporale, ma legate dallo stesso meccanismo fisico. Da un lato ci sono le grandi provincie magmatiche del passato geologico, come il Karoo-Ferrar (tra Sudafrica e Antartide), l’Oslo Rift in Norvegia e la Franklin LIP in Canada: eventi vulcanici di proporzioni immense, capaci di alterare il clima terrestre per periodi prolungati. Dall’altro, il gruppo di ricerca studia anche vulcani più recenti o tuttora attivi, come il Pinatubo nelle Filippine e le fessure eruttive islandesi di Laki, Eldjá e Reykjanes.

Il confronto tra questi due mondi è al centro del metodo scientifico adottato: osservare gli effetti di eruzioni recenti, di cui si conoscono con precisione le emissioni grazie a satelliti e sensori a terra, per calibrare gli strumenti che permettono di stimare le emissioni di eruzioni avvenute milioni di anni fa.

Come spiega Sara Callegaro, gli esempi storici mostrano quanto possa essere rilevante l’impatto di una singola eruzione sul clima globale: l’eruzione del Pinatubo nel 1991 rilasciò circa 17 milioni di tonnellate di anidride solforosa nella stratosfera, provocando un raffreddamento medio globale di circa 0,5 °C nei due anni successivi. Ancora più imponente fu l’eruzione islandese del Laki, tra il 1783 e il 1784, che in soli otto mesi immise nell’atmosfera circa 120 milioni di tonnellate di SO₂, generando una densa foschia che avvolse gran parte dell’Europa, con pesanti conseguenze sulla salute pubblica e sull’agricoltura del continente. Per le grandi provincie magmatiche del passato geologico, sottolinea la ricercatrice, queste cifre si moltiplicano di diversi ordini di grandezza.

Le “Polaroid” dei vulcani, leggere il passato nei cristalli

Il cuore metodologico della ricerca è lo sviluppo di nuovi strumenti geochimici capaci di ricostruire il contenuto di elementi volatili — in particolare lo zolfo — nei magmi antichi, partendo dai minerali che questi magmi hanno prodotto durante la cristallizzazione. Il gruppo di ricerca studia in particolare quanto zolfo sia rimasto intrappolato nei cristalli di clinopirosseno al momento della loro formazione, trasformando questi minerali in vere e proprie fotografie istantanee delle condizioni presenti nelle camere magmatiche prima delle eruzioni.

Queste “Polaroid” geologiche permettono di stimare con maggiore accuratezza il potenziale di degassamento dei grandi sistemi vulcanici, di comprendere meglio il ruolo che il vulcanismo ha avuto nei cambiamenti climatici del passato e, non da ultimo, di affinare i modelli utilizzati oggi per valutare gli effetti sull’atmosfera e sul clima sia di future grandi eruzioni sia delle emissioni di origine antropica.

La ricerca unisce l’analisi di campioni naturali a esperimenti condotti in condizioni di alta pressione, oltre a misurazioni effettuate presso grandi infrastrutture di ricerca internazionali, come il sincrotrone Diamond Light Source, dove è possibile rilevare concentrazioni di zolfo estremamente basse direttamente all’interno dei minerali. A Padova il team presenterà in particolare i dati raccolti sulle lave islandesi prodotte dalle recentissime eruzioni di Reykjanes, un caso di studio prezioso proprio perché le emissioni di zolfo di questi eventi sono state misurate “in diretta” da satelliti e sensori a terra, offrendo un banco di prova ideale per calibrare il metodo.

“Studiare gli eventi estremi del passato non significa soltanto ricostruire la storia della Terra”, spiega Callegaro, “significa anche capire come il sistema climatico reagisce a perturbazioni rapide e di grande intensità, fornendo un contesto fondamentale per interpretare i cambiamenti ambientali che osserviamo oggi”.

Padova capitale delle geoscienze italiane

Il congresso che ospiterà la presentazione dello studio si preannuncia come uno degli appuntamenti più importanti dell’anno per le geoscienze in Italia. L’evento, dal titolo “Ter(r)ra: Risorse, Rischi, Rispetto”, riunirà a Padova oltre 1.000 scienziati per tre giornate di lavori, articolate in 40 sessioni e più di 700 contributi di ricerca.

Il programma prevede 44 conferenze, tra cui quattro sessioni plenarie tenute da relatori di rilievo internazionale: Haakon Fossen (University of Bergen, Norvegia), Max W. Schmidt (Department of Earth and Planetary Sciences, ETH Zurigo), Telmo Pievani (Dipartimento di Biologia, Università di Padova) e Massimo Lombardini (ISPI – Istituto per gli Studi di Politica Internazionale).

Con questi numeri, il Congresso Nazionale Congiunto della Società Geologica Italiana e della Società Italiana di Mineralogia e Petrologia si conferma come il principale evento italiano dedicato alle scienze della Terra, un’occasione per fare il punto su temi cruciali come i rischi naturali, la gestione delle risorse geologiche e, come dimostra la ricerca del gruppo di Bologna, il rapporto profondo tra la storia vulcanica del pianeta e i cambiamenti climatici che ne hanno segnato l’evoluzione.

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