Gli scienziati simulano gli effetti di collisione degli asteroidi sul clima e sulle piante

Il sistema solare è pieno di oggetti con orbite vicino alla terra. La maggior parte di loro non rappresenta alcuna minaccia per la Terra, ma alcuni di essi sono stati identificati come oggetti di interesse con probabilità di collisione non trascurabili. Tra questi c’è l’asteroide Bennu con un diametro di circa 500 m, che, secondo recenti studi [Farnocchia et al. 2021]ha una possibilità stimata di 1 su 2700 di collisione con la Terra nel settembre 2182. Questo è simile alla probabilità di lanciare una moneta 11 volte di seguito con lo stesso risultato.

Per determinare i potenziali impatti di uno sciopero degli asteroidi sul nostro sistema climatico e sulle piante terrestri e il plancton nell’oceano, i ricercatori dell’ICCP hanno deciso di simulare uno scenario di collisione idealizzato con un asteroide di medie dimensioni usando uno stato dell’arte Modello climatico. L’effetto della collisione è rappresentato da una massiccia iniezione di diverse centinaia di milioni di tonnellate di polvere nell’atmosfera superiore. A differenza degli studi precedenti, la nuova ricerca simula anche gli ecosistemi terrestri e marini, nonché le complesse reazioni chimiche nell’atmosfera.

Utilizzando il supercomputer IBS Alephi ricercatori hanno gestito diversi scenari di impatto sulla polvere per una collisione di asteroidi di tipo Bennu con la Terra. In risposta a iniezioni di polvere di 100-400 milioni di tonnellate, le simulazioni del modello supercomputer mostrano drammatiche interruzioni del clima, della chimica atmosferica e della fotosintesi globale nei 3-4 anni successivi all’impatto. Per lo scenario più intenso, il degrumi solare a causa della polvere causerebbe un raffreddamento globale di superficie fino a 4 gradi Celsius, una riduzione delle precipitazioni medi globali del 15%e una grave deplezione di ozono di circa il 32%. Tuttavia, a livello regionale, questi impatti potrebbero essere molto pronunciati.

“Il brusco Impatto inverno Fornirebbe condizioni climatiche sfavorevoli per la crescita delle piante, portando a una riduzione iniziale del 20-30% della fotosintesi negli ecosistemi terrestri e marini. Ciò probabilmente causerebbe enormi interruzioni nella sicurezza alimentare globale “, afferma il dott. Lan Dai, ricercatrice post -dottorato presso l’ICCP e autore principale dello studio.

Quando i ricercatori hanno esaminato i dati del modello oceanico dalle loro simulazioni, sono stati sorpresi di scoprire che la crescita del plancton ha mostrato un comportamento completamente diverso. Invece della rapida riduzione e un lento recupero di due anni sulla terra, il plancton nell’oceano si è già ripreso entro 6 mesi e persino è aumentato in seguito a livelli non visti nemmeno in condizioni climatiche normali.

“Siamo stati in grado di monitorare questa risposta inaspettata alla concentrazione di ferro nella polvere”, afferma il Prof. Axel Timmermann, direttore dell’ICCP e coautore dello studio. Il ferro è un nutriente chiave per le alghe, ma in alcune aree, come l’oceano meridionale e il Pacifico tropicale orientale, la sua naturale abbondanza è molto bassa. A seconda del contenuto di ferro dell’asteroide e del materiale terrestre, che viene fatto esplodere nella stratosfera, le regioni altrimenti impoverite di nutrienti possono diventare arricchite di nutrienti con ferro biodisponibile, che a sua volta innesca le fioriture di alghe senza precedenti. Secondo le simulazioni del computer, l’aumento post-collisione della produttività marina sarebbe più pronunciato per le alghe ricche di silicate, indicate come diatomee. Le loro fioriture attirerebbero anche grandi quantità di zooplancton – piccoli predatori, che si nutrono delle diatomee.

“Le fioriture di fitoplancton e zooplancton simulate potrebbero essere una benedizione per la biosfera e potrebbero aiutare ad alleviare l’insicurezza alimentare emergente legata alla riduzione più duratura della produttività terrestre”, aggiunge il dott. Lan Dai.

“In media, gli asteroidi di medie dimensioni si scontrano con la Terra circa ogni 100-200 mila anni. Ciò significa che i nostri primi antenati umani potrebbero aver sperimentato alcuni di questi eventi che cambiano pianeta prima con potenziali impatti sull’evoluzione umana e persino il nostro trucco genetico, “Dice il Prof. Timmermann.

Il nuovo studio in Progressi scientifici Fornisce nuove intuizioni sulle risposte climatiche e biosferiche alle collisioni con oggetti orbiti vicino alla Terra. Nella fase successiva, i ricercatori dell’ICCP della Corea del Sud pianificano di studiare le prime risposte umane a tali eventi in modo più dettagliato utilizzando modelli di computer basati su agenti, che simulano i singoli umani, i loro cicli di vita e la loro ricerca di cibo.