Esondazioni di fiumi, terremoti, eruzioni vulcaniche, ondate di calore o di gelo: queste ed altre manifestazioni delle forze naturali hanno impatti spesso devastanti sulla vita e sulle attività dell’uomo, e contribuiscono ad alimentare in molti una erronea sensazione di insignificanza nei confronti della Natura e dei fenomeni da essa talvolta scatenati.
Tuttavia la somma delle azioni umane è in grado di alterare significativamente i processi chimico-fisici e i cicli biologici del pianeta sul quale viviamo: dopo l’invenzione del processo di sintesi dell’ammoniaca, ad esempio, il ciclo dell’azoto è stato modificato in modo sostanziale, e oggi la quantità di questo elemento chimico trattata industrialmente per la produzione di fertilizzanti è dello stesso ordine di grandezza di quella fissata naturalmente; in modo analogo, i flussi di biossido di carbonio immessi in atmosfera rivaleggiano con contributi di altra origine, come quelli emessi dai vulcani.
Il ciclo del carbonio conosciuto dalla maggior parte delle persone è quello definito breve: il CO2 viene prelevato dall’atmosfera tramite la fotosintesi e fissato nelle piante e nel fitoplancton; gli erbivori si nutrono delle piante, e i carnivori degli erbivori. Alla morte di questi e dei vegetali i processi di decomposizione operati dai microorganismi restituiscono il biossido di carbonio all’atmosfera, e contemporaneamente si ha trasporto di sostanza organica dal terreno fino gli oceani tramite la rete idrografica. Il ciclo è definito di breve periodo perché i tempi caratteristici per trasferire il carbonio fra i vari serbatoi che lo contengono – atmosfera, terreno, oceani e biota – variano dai giorni alle decine di migliaia di anni, che su scala geologica sono un’inezia.
Esiste però anche un ciclo di lungo periodo, nel quale il trasferimento di carbonio avviene da e verso le rocce nell’arco di milioni di anni; il CO2 si lega al silicato di calcio e porta alla formazione di carbonati di calcio e silice tramite la reazione di Ebelmen-Urey sottraendo carbonio all’ambiente (carbonati di calcio e silice precipitano sui fondali oceanici). Se non ci fossero altri meccanismi di compensazione questo processo priverebbe l’atmosfera di tutto il CO2 nell’arco di circa diecimila anni; considerando anche quello disciolto negli oceani – che si trova in costante equilibrio con l’aria sovrastante – si arriverebbe a trecentomila anni. Esiste però fortunatamente anche la reazione opposta che libera CO2, guidata dal metamorfismo e dalla diagenesi delle rocce e dal vulcanismo.
Può essere interessante osservare che l’estrazione e la combustione di idrocarburi rappresentano un’ossidazione del carbonio immagazzinato che facciamo avvenire con una velocità circa 100 volte superiore a quanto accadrebbe naturalmente, trasformando in pratica un fenomeno di lungo periodo in uno di breve.
La stima delle emissioni annue di CO2 attribuibili ai vulcani di superficie e sottomarini varia dalle 0.15 alle 0.26 gigaton (miliardi di tonnellate); le emissioni antropogeniche nel 2010 sono state pari a circa 35 gigaton, due ordini di grandezza in più. Vista in altro modo, sono sufficienti una ventina di centrali a carbone affinché l’azione umana sia paragonabile a quella dovuta al vulcanismo; o ancora, il contributo in CO2 di un singolo stato come la Polonia o la repubblica del Sud Africa vale quanto quello di tutti i vulcani in attività sulla Terra.
Episodi parossistici possono emettere in brevissimi intervalli di tempo quantità molto più abbondanti di CO2 in atmosfera, soprattutto se il loro indice di esplosività vulcanica – VEI – è elevato (maggiore o uguale a 7). In tempi recenti l’eruzione del Pinatubo nel 1991 ha comportato l’aggiunta in atmosfera di “sole” 0.05 gigaton di CO2, pari a circa mezza giornata di emissioni antropogeniche; il parossismo del Pinatubo è durato più o meno 9 ore, e si vede quindi che la somma delle attività dell’uomo è perfettamente in grado di rivaleggiare anche con eventi naturali piuttosto importanti.
Esistono esplosioni ancora più intense, come quella del vulcano Toba avvenuta 74000 anni fa avente VEI=8: in quel caso il CO2 aggiunto in atmosfera nell’arco di sole due settimane sembra essere paragonabile al totale annuo antropogenico. La frequenza di tali episodi però è molto bassa, nell’ordine delle centinaia di migliaia di anni, per cui appaiono perfettamente giustificate le parole di Revelle e Suess che già nel 1957 scrivevano: “L’umanità sta ora portando avanti un esperimento geofisico su larga scala che probabilmente non ha paragoni nel passato e non potrà essere ripetuto nel futuro”.
