La NASA avverte che alcuni vulcani possono riscaldare il clima distruggendo lo strato di ozono

Uno nuovo[{” attribute=””>NASA climate simulation suggests that extremely large volcanic eruptions called “flood basalt eruptions” could significantly warm Earth’s climate and devastate the ozone layer that shields life from the Sun’s ultraviolet radiation.

The findings contradict prior research that found these volcanoes cool the climate. The simulation also suggests that while extensive flood-basalt eruptions on Mars and Venus may have helped warm their climates, they may have also doomed the long-term habitability of these worlds by contributing to water loss.

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La nuova modellazione climatica della NASA mostra che eruzioni vulcaniche estremamente grandi, chiamate “eruzioni di basalto alluvionale”, possono riscaldare significativamente il clima terrestre, distruggendo lo strato di ozono che protegge la vita dai raggi UV. Credito: NASA / GSFC / James Tralie

A differenza delle brevi ed esplosive eruzioni vulcaniche, come il Pinatubo o l’Hunga Tonga-Hunga Haapai di gennaio, che si verificano per ore o giorni, i basalti alluvionali sono regioni le cui eruzioni durano secoli, centinaia di migliaia di anni. , a volte anche più a lungo. Alcuni si sono verificati più o meno nello stesso periodo delle estinzioni di massa e molti sono associati a periodi estremamente caldi nella storia della Terra. Erano comuni anche in altri mondi terrestri del nostro sistema solare, come Marte e Venere.

“Ci aspettavamo un congelamento intenso nelle nostre simulazioni”, ha affermato Scott Guzchich del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland. “Tuttavia, abbiamo scoperto che il breve periodo di raffreddamento è stato soppresso dall’effetto del riscaldamento”. Guzcic è l’autore principale di un articolo su questo studio, pubblicato sulla rivista il 1 febbraio 2022. Lettere di ricerca geofisica.

Inonda la miniera di basalto su Marte

L’immagine della miniera di basalto alluvionale nella regione di Marte Wallis su Marte è stata realizzata utilizzando la navicella spaziale Mars Reconnaissance Orbiter della NASA utilizzando lo strumento HiRISE (High Resolution Scientific Imaging Experiment). Credito: NASA / Università dell’Arizona / HiRISE

“Anche se la perdita di ozono non è stata una sorpresa, le simulazioni hanno mostrato la probabile entità della devastazione”, una riduzione di circa due terzi della media mondiale, all’incirca equivalente all’esaurimento totale dell’ozono paragonabile al buco dell’ozono pesante dell’Antartide, “è disse. Գուզ ⁇իչ.

I ricercatori hanno utilizzato il Goddard Earth Observing System Chemistry-Climate Model, una fase di quattro anni dell’eruzione del Columbia River Basalt (CRB) avvenuta tra 15 e 17 milioni di anni fa nel Pacifico nord-occidentale degli Stati Uniti. Il modello ha calcolato l’effetto dell’eruzione sulla troposfera, lo strato più caldo dell’atmosfera, la maggior parte del vapore acqueo և tempo, և la stratosfera, lo strato successivo dell’atmosfera, che è per lo più secco e calmo. Le eruzioni CRB erano probabilmente una miscela di eventi esplosivi che inviavano materiale nella troposfera superiore, nella stratosfera inferiore (da circa 8 a 10,5 miglia, o da 13 a 17 chilometri) ed eruzioni che non superavano 1,9 miglia (circa 3 miglia). chilometri) altitudine. La modellazione presuppone che eventi esplosivi si verifichino quattro volte l’anno, emettendo circa l’80% dell’anidride solforosa dall’eruzione. Hanno scoperto che su scala globale c’è stato un congelamento netto per circa due anni prima che il riscaldamento superasse l’effetto di raffreddamento. “Il riscaldamento dura circa 15 anni (gli ultimi due anni dell’eruzione, e poi 13 anni o più)”, ha detto Guzcic.

“Ci aspettavamo un congelamento intenso nelle nostre simulazioni. Tuttavia, abbiamo scoperto che il breve periodo di congelamento era dominato dall’effetto del riscaldamento. ” – Scott Guzchich

La nuova simulazione è la più completa ancora da fare per le eruzioni di basalto alluvionale, combinando gli effetti della chimica atmosferica e della dinamica climatica l’una sull’altra, rivelando un possibile meccanismo di feedback mancato dalle precedenti simulazioni.

“Eruzioni come quella che abbiamo modellato rilasceranno enormi quantità di anidride solforosa”, ha affermato Guzcic. “La chimica nell’atmosfera converte rapidamente queste molecole di gas in aerosol di solfato solido. Questi aerosol riflettono la luce visibile, che produce un effetto di preraffreddamento, ma assorbe la radiazione infrarossa, che riscalda l’atmosfera nella troposfera superiore e nella stratosfera inferiore. Il riscaldamento di questa regione dell’atmosfera consente al vapore acqueo (solitamente confinato in superficie) di mescolarsi con la stratosfera (che di solito è molto secca). Stiamo assistendo a un aumento del 10000% del vapore acqueo stratosferico. Il vapore acqueo è un gas serra molto efficiente, emette radiazioni infrarosse, che riscaldano la superficie del pianeta.

La prevista ondata di vapore acqueo nella stratosfera aiuta anche a spiegare la gravità dell’esaurimento dell’ozono. “L’esaurimento dello strato di ozono avviene in diversi modi”, ha detto Guzic. “Dopo l’eruzione, la circolazione della stratosfera cambia in un modo che impedisce la formazione di ozono. “In secondo luogo, tutta quell’acqua nella stratosfera aiuta a scomporre l’ozono in un radicale idrossile (OH)”.

I basalti delle inondazioni emettono anche anidride carbonica, che è anche un gas serra, ma non sembrano emettere abbastanza calore da causare il surriscaldamento di alcune delle eruzioni. L’eccessivo riscaldamento del vapore acqueo stratosferico può spiegare questo.

Sia Marte che Venere potrebbero aver avuto oceani in un lontano passato, ed entrambi sono molto asciutti ora. Gli scienziati stanno studiando come questi mondi hanno perso la maggior parte della loro acqua e sono diventati inospitali per la vita. Se il flusso di vapore acqueo previsto dalla simulazione nell’atmosfera superiore è realistico, i vulcani alluvionali su larga scala potrebbero aver contribuito al loro destino secco. Quando il vapore acqueo sale nell’atmosfera, diventa soggetto al decadimento della luce e gli “atomi di idrogeno” delle molecole d’acqua possono fuoriuscire nello spazio (l’acqua è due atomi di idrogeno legati all’ossigeno.[{” attribute=””>atom). If sustained over long periods, this could deplete oceans.

Reference: “Volcanic Climate Warming Through Radiative and Dynamical Feedbacks of SO2 Emissions” by Scott D. Guzewich, Luke D. Oman, Jacob A. Richardson, Patrick L. Whelley, Sandra T. Bastelberger, Kelsey E. Young, Jacob E. Bleacher, Thomas J. Fauchez and Ravi K. Kopparapu, 1 February 2022, Geophysical Research Letters.
DOI: 10.1029/2021GL096612

The research was funded by the NASA Goddard Sellers Exoplanet Environments Collaboration and NASA’s Center for Research and Exploration in Space Science and Technology, NASA Cooperative Agreement Award #80GSFC17M0002.

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