Note sull’Antropocene.2.Le ipotesi. Parte seconda.

Claudio Della Volpe

Le prime due parti di questo post sono state pubblicate qui e qui.

Continuiamo ad esaminare le varie proposte sulla scansione temporale dell’Antropocene usando come falsariga l’articolo di Lewis e Maslin pubblicato su Nature nel 2015.

Dopo aver esaminato le ipotesi dell’origine delle attività agricole e dello scambio colombiano, la scoperta dell’America e delle sue conseguenze arriviamo alla

Ipotesi 3.

 terza ipotesi, ossia la rivoluzione industriale.

L’inizio della rivoluzione industriale è stata spesso suggerita come inizio dell’Antropocene, perchè certamente l’accelerazione nell’uso dei fossili e i rapidi cambiamenti sociali sono stati unici nella storia umana. Eppure occorre notare che l’umanità è stata a lungo impegnata in trasformazioni di tipo industriale come l’uso esteso di metalli negli ultimi 8000 anni e con un esteso inquinamento conseguente.

Per esempio un elevato inquinamento da mercurio è stato documentato fin dal 1400aC nelle Ande peruviane mentre le lavorazioni di rame nell’impero Romano sono tracciabili nei ghiacci della Groenlandia a partire da circa 2000 anni fa. Ciononostante questo tipo di inquinamento da metallli come altri esempi che si possono prendere dalla Rivoluzione industriale sono troppo locali ed estesi nel tempo per costituire un vero e proprio golden spike, un segnale certo ed univoco.

Le definizioni storiche della Rivoluzione industriale danno una data iniziale fra il 1760 e il 1880 a partire da eventi iniziali nel NordEuropa. Dato il lento aumento dell’uso di carbone le testimonianze fossili nel ghiaccio registrano un impatto limitato sul totale della CO2 atmosferica fino al 19esimo secolo e mostrano poi un incremento continuo ma non un brusco salto impedendo di usarlo come marcatore geologico vero e proprio.

In modo analogo i cambiamenti associati di metano e nitrati, dei prodotti fossili delle combustioni (come le particelle carbonacee sferiche e la frazione magnetica delle ceneri) e tutti gli altri cambiamenti prodotti nei sedimenti dei laghi si sono alterati solo lentamente e sono cresciuti durante molte decadi. Il piombo, una volta aggiunto routinariamente ai combustibili dei veicoli come piombo tetratile, è stato proposto come possibile marcatore proprio perchè il combustibile additivato di piombo è stato usato globalmente e poi proibito. Comunque il picco del rapporto isotopico del piombo da questa specifica sorgente nei sedimenti varia durante l’intervallo fra il 1940 e il 1980 limitandone l’utilità come marcatore.

La rivoluzione industriale in definitiva fornisce si un certo numero di marcatori dal Nord Europa al Nord America e nel resto del mondo sin dal 1800 ma nessuno di essi costituisce finora un marcatore primario chiaro e valido in tutti i contesti.

Ipotesi 4

La grande accelerazione.

Fin dal 1950 l’influenza dell’attività umana sul sistema terra si è accresciuta enormemente. Questa “grande accelerazione” è caratterizzata dalla crescita della popolazione, da cambiamenti nei processi naturali, dallo sviluppo di nuovi materiali sia minerali che della plastica e inquinanti organici ed inorganici persistenti.

Fra tutti questi cambiamenti la ricaduta globale di residui radioattivi dai test di bombe nucleari è stato proposto come marcatore globale dell’orizzonte degli eventi umano. La prima esplosione è stata nel 1945 con un picco atmosferico che si situa fra il 1950 e primi anni 60, seguito da un rapido declino successivo al Partial Test Ban Treaty nel 1963 e agli accordi posteriori, cosicchè al momento continuano ad essere presenti solo bassi livelli di inquinamento.

Un picco caratteristico è presente nelle carote glaciali ad alta risoluzione , nei laghi, nei sedimenti marini , nei coralli, negli anelli degli alberi dai primi anni 50 fino ai primi anni 60.

Il segnale maggiore proviene dal carbonio 14, visto in aria e manifesto negli anelli degli alberi e nei ghiacciai che raggiunge un massimo sia nelle medie latitudini che in quelle alte dell’emisfero Nord nel 1963-64 e un anno dopo nei tropici. Sebbene il carbonio 14 sia a emivita relativamente breve (5730 anni) il suo livello rimarrà abbastanza alto da costituire un segnale utile per le future generazioni.

Le emivite di altri prodotti essenzialmente sintetici, come alcuni gas fluorurati, che sono anche di alcune migliaia o perfino decine di migliaia di anni sarebbero sufficienti ma la loro utilità è ridotta al fatto che gli accordi internazionali ne hanno ridotto o impedito l’uso, come per esempiio il protocollo di Montreal.

Proprio per questo motivo dei vari potenziali marcatori della Grande Accelerazione il picco globale del 14C costituisce un segnale non ambiguo nella maggior parte dei depositi stratigrafici. In particolare il picco del 1964 potrebbe essere usato come marcatore nelle sequenze degli anelli annuali degli alberi. Altri marcatori secondari potrebbero essere il rapporto degli isotopi del Plutonio (240Pu/239Pu) il cesio 137 ed infine lo iodio 129 che ha una emivita di parecchi milioni di anni. E ovviamente molti altri segnali secondari dovuti all’attività umana, potrebbero essere usati come per esempio:

i pollini fossili di specie geneticamente modificate, i picchi di gas fluorurati, isotopi del piombo, microplastiche nei sedimenti marini, variazione nella presenza di diatomee dovuti all’eutroficazione delle acque.

In conclusione delle 4 ipotesi che abbiamo analizzato usando come falsariga il lavoro di Lewis la prima e la terza, l’inizio dell’agricoltura e la rivoluzione industriale non presentano almeno allo stato dell’arte la possibilità di essere usati come marcatore geologico, mentre la seconda e la quarta ossia lo scambio colombiano e le esplosioni atomiche dei primi anni 60 potrebbero essere usati senza grossi problemi.

E’ interessante notare che la scelta anche solo fra queste due ipotesi di delimitazione può avere un significato che va al di là della semplice scelta tecnica; infatti sono fenomeni che mettono l’accento su aspetti diversi della nostra società e della nostra storia.

Infine ci sarebbe da dire questo; la rivoluzione scientifica dal Rinascimento in poi ha sottolineato che l’uomo dopo tutto è un animale come gli altri, senza particolari origini divine e vive in un piccolo pianeta ai margini della Galassia; ma nonostante questo il semplice riconoscimento dell’esistenza e l’analisi degli effetti dell’Antropocene potrebbe cambiare un po’ la nostra visione: dopo tutto al momento questo è l’unico pianeta su cui sappiamo che esista la vita e non solo una vita che è cosciente di se stessa; dunque la nostra azione nei confronti della biosfera non è affatto trascurabile e potrà avere conseguenze non banali e specifiche; abbiamo una enorme responsabilità nei confronti della nostra specie ma anche del pianeta che abitiamo e, per quel che ne sappiamo adesso e finchè non scopriremo altri pianeti dotati di biosfera o perfino di vita autocosciente e di cultura, perfino nei confronti dell’intero Universo.

Dunque siamo partiti da una concezione antropomorfa dell’Universo e attraverso lo sviluppo della Scienza in un certo senso ci siamo tornati, ma ad un livello diverso, una cosa che avrebbe fatto contento Hegel.

La definizione di Antropocene ricorre alla geochimica

 Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Dario Zampieri, dario.zampieri@unipd.it

L’attività umana è oramai globale e da circa mille anni è il principale agente di modellamento della superficie terrestre, attualmente un ordine di grandezza più potente di tutti i processi erosivi naturali (Wilkinson, 2005). Gli impatti dell’attività umana probabilmente saranno rintracciabili nelle sezioni stratigrafiche per milioni di anni a venire. Ciò significa che è iniziata una nuova epoca geologica, l’Antropocene, che dovrebbe sostituire all’Olocene, l’unità in cui viviamo, che la Commissione Internazionale di Stratigrafia (Cohen et al. 2013), con la ratifica dell’Unione Internazionale delle Scienze Geologiche, fa iniziare esattamente 11.700 anni fa (l’epoca Olocenica fa parte del Periodo Quaternario, iniziato 2,588 milioni di anni fa, che a sua volta fa parte dell’Era Cenozoica, iniziata 66 milioni di anni fa, nell’ambito dell’Eone Fanerozoico, iniziato 541 milioni di anni fa).

Formalmente le unità del tempo geologico sono definite dal loro limite inferiore, o loro inizio, corrispondente a un Global boundary Stratotype Section and Point (GSSP). Una “sezione strato-tipo” si riferisce a una porzione di materiale (roccia, sedimento, ghiaccio), mentre per “punto” si intende la localizzazione fisica di un marker all’interno della sezione strato-tipo. Formalmente, un GSSP deve necessariamente rispettare una serie di requisiti: 1) contenere un evento di correlazione principale (marker), 2) contenere dei marker secondari (strato-tipi ausiliari), 3) avere una correlazione regionale e globale dimostrata, 4) avere una sedimentazione continua completa con un adeguato spessore sopra e sotto il marker, 5) avere una precisa posizione nella Terra, definita da latitudine, longitudine, altezza o profondità, 6) essere accessibile, 7) devono esistere provvedimenti per la conservazione e la protezione della sezione.

Alternativamente, in mancanza di una adeguata sezione tipo l’inizio di una unità del tempo geologico viene riferita a Global Standard Stratigraphic Age (GSSA), cioè ad un limite cronologico, cosa che avviene generalmente per il Precambriano (>541 milioni di anni), dato che marker geologici ben definiti ed eventi sono meno definiti procedendo all’indietro nel tempo profondo. Secondo le regole, la ratifica formale di una nuova epoca Antropocene richiede una votazione a larghissima maggioranza della Commissione Internazionale di Stratigrafia.

Per questo esiste un acceso dibattito sulla definizione di Antropocene, testimoniato dalla nascita di tre riviste scientifiche dedicate: The Anthropocene, The Anthropocene Review, Elementa. Tuttavia il concetto di unità di tempo riferite all’uomo non è nuovo, essendo stato suggerito dapprima nel 1778 da Buffon, che propose una settima epoca geologica finale, ispirata al settimo giorno della creazione. Già nel 1854, il geologo e teologo gallese T. Jenkyn propose una “epoca umana” caratterizzata su base biologica dalla futura fauna fossile e non più da preconcetti religiosi. Il diciannovesimo secolo vide un fiorire di proposte da parte di Haughton, Stoppani, Dana, Lyell, Gervais, mentre il ventesimo secolo vide le proposte di scuola russa con Pavlov e Vernadsky. All’inizio del ventunesimo secolo, nel 2000 il nobel per la chimica Crutzen insieme a Stoermer (2000) rilancia e rende popolare il termine Antropocene, che fa iniziare con la rivoluzione industriale ed il miglioramento del motore a vapore di J. Watt.

La lista degli eventi proposti per l’inzio dell’Antropocene è lunga: comparsa dell’uomo anatomicamente moderno, intensificazione delle economie basate sul mare, uscita dall’Africa dell’uomo anatomicamente moderno, colonizzazione dell’Australia ed estinzione della megafauna, rivoluzione delle terraglie per il cibo, colonizzazione del nuovo mondo, rivoluzione neolitica, invenzione della ruota, rivoluzione urbana, età del Bronzo, accelerazione del disboscamento, età del Ferro, città con più di un milione di abitanti, colonizzazione isole remote di Polinesia e oceano indiano, scoperta nuovo mondo di Colombo, rivoluzione industriale, esplosioni nucleari in atmosfera, produzione di composti chimici persistenti.

Recentemente, Lewis e Maslin (2015) hanno proposto 2 date quali candidate per l’inizio dell’Antropocene: 1610 e 1964. Questi anni sarebbero chiaramente identificabili da un marker sincrono a livello globale alla scala di risoluzione annuale richiesta. La prima data corrisponde ad un minimo del CO2 atmosferico, la seconda al picco del 14C derivante dalle esplosioni nucleari.

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Tentativi di definizione dell’Antropocene: a) La linea tratteggiata a 11.650 anni dal presente indica il limite attuale tra Pleistocene e Olocene secondo la scala del tempo geologico in vigore (GTS2012) con la curva delle anomalie di temperatura (blu) e del CO2 (rossa); b) limite proposto a 5020 anni dal presente utilizzando il minimo del metano in atmosfera prima dell’impatto dell’agricoltura; c) limite proposto all’anno 1610 rappresentante la collisione tra genti del vecchio e nuovo Mondo (Orbis GSSP), definito da un minimo della curva della CO2 atmosferica; d) limite proposto all’anno 1964 (Bomb GSSP), caratterizzato dal picco del radiocarbonio in atmosfera conseguente le esplosioni nucleari.

L’arrivo degli europei nei Caraibi nel 1492 e la loro invasione delle Americhe comportò la più grande sostituzione di popolazione umana degli ultimi 13.000 anni, nota come Scambio Colombiano. Europa, Cina, Africa ed Americhe furono contemporaneamente investite da uno scambio intenzionale ed accidentale di organismi vegetali ed animali, che prima erano separati in distinte aree geografiche. In termini stratigrafici, la comparsa nei sedimenti del Nuovo Mondo di pollini di piante che prima erano esclusive del Vecchio Mondo, e viceversa, rappresenta un marker dell’Antropocene ben rintracciabile nei depositi lacustri e marini. Oltre al mutamento permanente della dieta di quasi tutta l’umanità, l’arrivo nelle Americhe degli europei causò un drastico declino della popolazione, a causa di guerre, nuove malattie, schiavitù e carestie. Si calcola che tra il 1492 e il 1650 la popolazione americana passò da circa 60 a 6 milioni di individui. Conseguentemente l’agricoltura quasi cessò, restituendo più di 50 milioni di ettari alla riforestazione. Di fatto, le curve del CO2 ricostruite dalle carote di ghiaccio antartiche mostrano un declino di 7-10 p.p.m., corrispondente alla decimazione della popolazione del Nuovo Mondo. Pertanto, il minimo di 271.8 p.p.m. di CO2 datato 1610 (±15 anni) può ben rappresentare un marker GSSP, insieme ad altri marker secondari quali ad esempio la comparsa nel 1600 di pollini di Zea mays nelle sezioni stratigrafiche del Vecchio Mondo. La nuova proposta del 1610 come inizio dell’Antropocene viene riferita come Orbis Spike (picco negativo del Mondo).

L’altra data proposta da Lewis e Maslin (2015), il 1964, corrisponde al marker globale del picco del 14C raggiunto in quell’anno nell’atmosfera e registrato nelle carote di ghiaccio nonché negli anelli degli alberi. Infatti, la curva della radioattività prodotta dalle esplosioni nucleari a partire dal 1945 raggiunse un valore massimo nel 1963-64 nell’emisfero nord e un anno più tardi ai tropici. Marker secondari correlati possono essere ad esempio il rapporto degli isotopi del plutonio dei sedimenti ed il picco degli isotopi dello iodio nei suoli e nei sedimenti marini.

Ciascuna data candidata per l’inizio dell’Antropocene presenta naturalmente dei vantaggi e degli svantaggi. Il picco negativo dell’Orbis spike implica che il colonialismo, il commercio globale e l’uso del carbone hanno innescato processi socio-economici globali difficili da prevedere e da controllare. Il picco della radioattività da bomba mostra invece come lo sviluppo tecnologico di una elite può portare alla distruzione globale, una sorta di “trappola del progresso”, fortunatamente controllata dal trattato di non proliferazione del 1963.

È singolare constatare che il riconoscimento del significato dell’Antropocene riporta l’uomo al centro dell’universo, quasi un percorso inverso rispetto alla rivoluzione copernicana e darwiniana.

Riferimenti.

Cohen, K.M., Finney, S.C., Gibbard, P.L., Fan, J.-X. (2013; updated). The ICS International Chronostratigraphic Chart. Episodes 36, 199-204.

Crutzen P. J. & Stoermer E. F., 2000. The Anthropocene. IGBP Global Change Newsl., 41, 17-18.

Lewis L. & Maslin M. A., 2015. Defining the Anthropocene. Nature, 519, 171-180.

Wilkinson B. H., 2005. Humans as geologic agents: a deep-time perspective. Geology, 33, 161-164.