L'Appennino centrale è una fonte netta di emissioni di CO2
Uno studio che contribuirà a migliorare la comprensione del bilancio di CO2 nell'atmosfera e i modelli climatici a lungo termine
[22 Aprile 2024]
Le montagne tettonicamente attive svolgono un ruolo importante nella regolazione naturale della CO2 nell'atmosfera: sulla superficie terrestre l'erosione provoca processi di alterazione che, a seconda del tipo di roccia, assorbono o rilasciano CO2. In profondità, il riscaldamento e la fusione della roccia carbonatica portano alla fuoriuscita di CO2 in superficie. Secondo lo studio "Deep CO2 release and the carbon budget of the central Apennines modulated by geodynamics", pubblicato su Nature Geoscience da un team internzionale di ricercatori del quale facevano parte anche Ilenia D'Angeli dell'università di Padova e Luca Pisani dell'università di Bologna e della Società Speleologica Italiana ha analizzato e bilanciato per la prima volta tutti questi processi in una regione: gli Appennini centrali, utilizzando, tra l'altro, l'analisi del contenuto di CO2 nei fiumi e nelle sorgenti di montagna.
I ricercatori guidati da Erica Erlanger e Niels Hovius del Deutschen GeoForschungsZentrum (GFZ) e da und Aaron Bufe della Ludwig-Maximilians-Universität München hanno scoperto che «Gli agenti atmosferici in questa regione portano a un assorbimento complessivo di CO2. Tuttavia, questi processi in prossimità della superficie determinano il bilancio di CO2 solo nelle zone con crosta spessa e fredda. Sul versante occidentale dell'Appennino Centrale la crosta è più sottile e il flusso di calore è maggiore. Lì, il rilascio di CO2 dalle profondità è fino a 50 volte maggiore dell'assorbimento di CO2 attraverso gli agenti atmosferici. Nel complesso, il territorio analizzato è un emettitore di CO2. Quindi, qui la struttura e la dinamica della crosta terrestre controllano il rilascio di CO2 in modo più forte rispetto all'alterazione chimica».
Al GFZ ricordano che «Oltre alle emissioni di CO2 provocate dall'uomo, anche molti processi naturali – sia biologici che geologici – svolgono un ruolo nel pareggio del bilancio globale di CO2. I territori montani modulano fortemente il ciclo del carbonio ed è importante considerare adeguatamente la competizione tra le emissioni di CO2 e l'assorbimento di CO2 che si verifica qui nei modelli climatici. Da un lato, le rocce sulla superficie terrestre sono alterate da processi di dissoluzione chimica: l'erosione espone continuamente rocce che, a seconda del tipo di roccia, si deteriorano a ritmi diversi e assorbono o rilasciano CO2. I minerali silicati, ad esempio, legano la CO2 e formano calcare. A sua volta, l'alterazione dei minerali contenenti carbonati e solfuri rilascia CO2».
Il team di ricerca internazionale ha studiato l'influenza del tasso di erosione sul bilancio di CO2 prendendo come esempio diverse regioni montuose del mondo, ma evidenzia che «La formazione di montagne non influenza solo i tassi di erosione e di alterazione degli agenti atmosferici sulla superficie terrestre. Laddove le placche tettoniche scivolano una sull'altra, il riscaldamento delle rocce carbonatiche nella crosta e nel mantello può portare a reazioni chimiche associate alle emissioni di CO2».
Hovius aggiunge che «Gli studi precedenti si sono spesso concentrati su un singolo processo e hanno trattato separatamente gli agenti atmosferici in superficie e i processi in profondità. Volevamo cambiare la situazione».
La Erlanger, che lavora anche per il Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques dell'Université de Lorraine–CNRS, sottolinea che «L'Appennino centrale italiano si rivela una regione particolarmente adatta per questo studio. Questa zona fa parte di una catena montuosa attiva con zone ravvicinate di crosta spessa e fredda e crosta sottile, crosta calda, permettendoci di studiare l'influenza dell'attività del sottosuolo. Le condizioni climatiche, la topografia e i tipi di roccia sulla superficie sono simili in tutta l'area, quindi non dovrebbero esserci grandi differenze nell'attività meteorologica».
Nell'Appennino centro-occidentale lo spessore della crosta è di circa 20 chilometri e il flusso di calore arriva fino a oltre 100 milliwatt per metro quadrato, mentre nella parte orientale la crosta ha uno spessore di oltre 40 chilometri, con un flusso di calore di circa 30 milliwatt per metro quadrato. metro. I ricercatori hanno prelevato 104 campioni di acqua nei sistemi fluviali del Tevere occidentale e dell'Aterno-Pescara orientale, 49 dei quali nell'estate 2020 e 55 nell'inverno 2021, coprendo le stagioni più calde e secche e le stagioni più umide e fredde per stimare il minimo ( estate) e flussi massimi (inverno) di CO2.
Al GFZ spiegano ancora che «I campioni d'acqua sono adatti perché fiumi e sorgenti trasportano carbonio, che ha origine sia dalle profondità che dalle reazioni atmosferiche vicino alla superficie. L'analisi chimica dei campioni prevedeva la determinazione dell'abbondanza relativa di vari isotopi di carbonio. Questi possono fornire informazioni se il carbonio proviene da una pianta o dall'atmosfera o è stato rilasciato da una roccia subdotta».
La Erlanger continua: «Su questa base siamo stati in grado di calcolare la quantità di CO2 rilasciata dagli agenti atmosferici o dai carbonati in profondità e la quantità di CO2 trattenuta dai silicati esposti agli agenti atmosferici».
Per stimare un bilancio complessivo del bilancio di CO2 dell'Appennino, i ricercatori hanno preso in considerazione anche le stime delle emissioni di CO2 inorganica provenienti dai gas noti del versante occidentale dell'Appennino, nonché dallo scambio di CO2 organica.
Il team di ricerca ha scoperto che «I processi di alterazione atmosferica nell'intera area di studio catturano prevalentemente CO2 e non la rilasciano. Sorprendentemente, tuttavia, dove la crosta è sottile e il flusso di calore è elevato, il rilascio di CO2 dalle profondità supera i flussi di CO2 legati agli agenti atmosferici di un fattore da 10 a 50. Nel complesso, la regione è, quindi, una fonte di CO2».
La Erlanger riassume: «E' importante sottolineare che le fluttuazioni nel rilascio di CO2 dalle rocce profonde sono molto maggiori delle fluttuazioni nei flussi di alterazione chimica. Ciò significa che la geodinamica regionale nell'Appennino centrale influenza più fortemente il ciclo del carbonio modulando il rilascio di CO2 dalla profondità e non influenzando le reazioni meteorologiche. Sulla base dell'evoluzione geologica dell'area, stimiamo che il degassamento di CO2 dalla crosta e dal mantello si sia verificato probabilmente negli ultimi 2 milioni di anni».
Bufe è convinto che «Le nostre indagini contribuiranno a una migliore comprensione dell'effettivo bilancio di CO2 nell'atmosfera e, quindi, a migliori modelli climatici a lungo termine "Contribuiscono anche a chiarire come il nostro pianeta abbia mantenuto la ristretta gamma di condizioni favorevoli alla vita, bilanciando i processi di degassamento e stoccaggio della CO2 nel corso dei tempi geologici».
Hovius conclude: «Se vogliamo studiare il ruolo delle montagne per il ciclo del carbonio terrestre in un senso più generale, anche le questioni geologiche apparentemente semplici richiederanno un approccio più olistico. Di particolare interesse sono le cinture montuose geologicamente giovani ai confini delle placche, dove è probabile che le rocce carbonatiche predominino sia vicino alla superficie che in profondità. L'odierna regione mediterranea e altre catene montuose relativamente giovani, come l'arcipelago indonesiano, presentano condizioni geologiche e tipi di roccia simili a quelli dell'Appennino centrale. Quindi, la prossima grande domanda che dobbiamo affrontare è se il degassamento nelle aree tettoniche attive potrebbe essere un fenomeno globale nello spazio e nel tempo».