Capire il cambiamento climatico
Jeremy Rugenstein studia come è cambiato il clima dopo l'estinzione dei dinosauri. Guardando al passato, l'ETH spera di ottenere informazioni sul clima del futuro.
Jeremy Rugenstein, ricercatore post-dottorando presso l'Istituto Geologico dell'ETH di Zurigo, si pone alcune domande di grande attualità: Cosa succederà alla Terra se l'umanità continuerà ad arricchire l'atmosfera di anidride carbonica? Come si svilupperanno la temperatura, le precipitazioni e la vegetazione? Diventerà più umida o più secca?
I terreni fossili immagazzinano dati sul clima
Invece di viaggiare per milioni di anni nel futuro, il ricercatore viaggia indietro nel tempo: analizza terreni fossili e ne ricava informazioni sul clima primordiale. "Guardando indietro a un'epoca in cui l'atmosfera conteneva molta più anidride carbonica, possiamo capire come il clima sia cambiato con le diverse emissioni di CO2-e quindi trarre conclusioni sul clima futuro", spiega.
Paleoclimatologia è il nome del campo di ricerca. Durante la sua tesi di dottorato, l'americano ha studiato il clima preistorico dell'Asia centrale. ? riuscito a dimostrare che le rocce sedimentarie e la loro analisi spettrometrica di massa possono essere utilizzate per determinare la quantità di precipitazioni che c'erano in passato e la rigogliosità della vegetazione. "Le piante sono importanti per il clima perché il loro utilizzo dell'acqua determina la quantità di acqua liberamente disponibile sulla Terra", afferma Rugenstein.
Il geochimico ha ricavato le informazioni sullo stato della vegetazione primordiale dai terreni fossili in cui un tempo cresceva. Le piante hanno lasciato tracce di CO2,che si è conservato fino ad oggi sotto forma di carbonato di calcio. Questo minerale, e in particolare gli isotopi del carbonio e dell'ossigeno che contiene, permettono ai ricercatori di trarre conclusioni sul passato: il carbonio sulla quantità di verde che germogliava allora, e l'ossigeno sulla quantità e persino sull'origine della pioggia.
Lavoro sul campo in Asia centrale
L'ETH ha raccolto i campioni di roccia per le sue indagini in Cina, Kazakistan e, soprattutto, Mongolia. Oggi i cosiddetti paleosuoli sono sepolti sotto altri strati di roccia e sono accessibili solo in luoghi esposti come i pendii delle montagne o i tagli stradali.
Dove Jeremy Rugenstein svolge le sue ricerche (Foto: J. Rugenstein, Derek Sjostrom)
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Suoli fossilizzati (50 milioni di anni) in Kazakistan.
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Campo nel deserto del Gobi, in Mongolia.
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Monti Hangay, Mongolia.
"Il lavoro sul campo è piuttosto faticoso", dice Rugenstein: un lungo volo, giorni di guida su strade polverose, ore di ricerca dei giusti strati di roccia, documentazione dell'esatta posizione dei reperti, scheggiatura di piccoli pezzi di roccia con un martello. "Tuttavia, mi piace molto stare sul campo", sottolinea. Gli piacciono i paesaggi desertici, l'aridità, i panorami di grande respiro. "Non c'è da stupirsi: Rugenstein viene da Albuquerque, nel Nuovo Messico, dove il deserto è proprio sulla soglia di casa.
Geologia nel parco nazionale
Alla domanda se avesse sempre voluto lavorare nella paleoclimatologia, il ricercatore sorride: "All'inizio volevo diventare un rabbino", soprattutto per le questioni etiche e filosofiche che affrontano quotidianamente. La direzione della ricerca non è stata predeterminata nemmeno a casa. Suo padre è un professore di fisica, sua madre un avvocato.
Rugenstein ha iniziato a studiare i cambiamenti climatici durante le scuole superiori. Il suo primo contatto con la geologia è avvenuto nella Cibola National Forest. Lì, l'allora 18enne guidava gruppi di visitatori come guardiaparco.
Si è reso conto solo in seguito che rocce e clima sono collegati: Durante i suoi studi universitari in scienze naturali all'Università di Houston, in Texas, ha assistito a una conferenza sul legame tra geologia e cambiamenti climatici. "? stato allora che ho capito che la geologia poteva essere usata per rispondere alle domande sul cambiamento climatico", racconta il ricercatore. "Da allora sono diventato un geologo".
Il clima degli ultimi 65 milioni di anni
Il trentennio si occupa principalmente dei suoli fossili dell'Era Cenozoica, la cosiddetta Nuova Era della Terra. Si tratta degli ultimi 65 milioni di anni, cioè del periodo che va dall'estinzione dei dinosauri ai giorni nostri. La sua esperienza didattica è evidente quando descrive l'era geologica in cui i mammiferi e le piante da fiore si sono diffusi su gran parte delle masse terrestri.
"La Terra ha raggiunto il suo massimo calore circa 50 milioni di anni fa. ? molto probabile che a quel tempo non ci fossero ghiacci permanenti sulla Terra. Nell'Antartico crescevano le palme e i coccodrilli si aggiravano per la Groenlandia", spiega Rugenstein, delineando lo scenario preistorico. ? particolarmente interessato al motivo per cui le temperature medie sono scese di 10-15 gradi Celsius da allora e perché il contenuto di anidride carbonica nell'atmosfera è sceso da circa 2000 ppm (parti per milione) a meno di 400 ppm nello stesso periodo.
Vulcani e organismi marini
Lo scienziato, che punta chiaramente a una carriera accademica, si sta attualmente concentrando sull'erosione delle rocce e sulla questione di come questo processo sia legato alle emissioni di CO2-dell'atmosfera.
Spiega: "In un mondo senza una società moderna e industrializzata, la maggior parte dell'anidride carbonica viene rilasciata in atmosfera dai vulcani. La maggior parte viene rimossa dall'atmosfera attraverso gli agenti atmosferici che colpiscono le rocce".2 disciolto nell'acqua piovana produce acido e reagisce con le rocce silicatiche. Questo produce bicarbonato, che viene trasportato in mare attraverso il ciclo dell'acqua. Lì gli organismi marini, come i coralli, lo assorbono e lo usano per costruire le barriere coralline. In questo modo, la CO2 I dinosauri sono stati rimossi dal ciclo globale del carbonio per molto tempo.
Nuove prospettive all'ETH
Per approfondire il ruolo dell'erosione delle rocce silicatiche nel ciclo del carbonio, da gennaio 2017 Rugenstein svolge attività di ricerca come l'ETH Fellow presso la cattedra di sedimentologia. Tra le altre cose, sta lavorando intensamente su modelli informatici che possono essere utilizzati per simulare i processi di weathering.
Come geochimico, Rugenstein trova arricchente essere circondato da geofisici nel suo gruppo di ricerca all'ETH. Gli piace guardare alle sue domande di ricerca da prospettive diverse e contribuire con la propria esperienza ad altri campi di ricerca. Il networking con altri ricercatori è quindi molto importante per lui. Da questo punto di vista, vede il gruppo di ricerca relativamente grande in cui lavora all'ETH come uno svantaggio: "Difficilmente riesco a parlare del mio lavoro con scienziati esterni al gruppo".
Un debole per i trasporti pubblici
A Rugenstein piace molto la Svizzera. Nel tempo libero, gli piace fare escursioni sulle Alpi. Essendo un grande fan dei trasporti pubblici - negli Stati Uniti non aveva nemmeno un'auto - è entusiasta della rete di trasporti pubblici svizzeri ben sviluppata: "Solo alla fine pensa a qualcosa che gli manca della Svizzera: "Qui non c'è un vero deserto".