La formazione di rocce di natura calcarea sottrae anidride carbonica all’atmosfera? La concentrazione dell’anidride carbonica nell’atmosfera non dovrebbe diminuire nel tempo a causa della fissazione dei carbonati?

La quantità di materia presente sul nostro pianeta resta pressoché invariata, a parte la frazione trascurabile proveniente dallo spazio sotto forma di meteoriti. E’ un sistema chiuso, dove la materia subisce delle trasformazioni cicliche, ma la sua massa rimane sempre la stessa. In una sua celebre frase il protochimico Antoine Lavoisier nel 1774 riassunse questo concetto: “ Nulla si crea e nulla si distrugge, ma tutto si trasforma”. Egli prese spunto dalle reazioni chimiche: in pratica scoprì che se confrontiamo la massa totale dei reagenti con la massa totale dei prodotti, non si verificano variazioni. Il peso di ciò che facciamo reagire all’inizio è uguale a ciò che otteniamo alla fine, purchè non vi siano contaminazioni all’interno del nostro sistema dove stiamo compiendo le misurazioni e in grado così di inficiare la prova. Su scala maggiore, se prendiamo come riferimento un piccolo ecosistema, per esempio un settore di foresta, di bosco, di tundra, di oceano etc, noteremo che i principali elementi chimici coinvolti nelle reazioni organiche ed inorganiche subiscono una serie di passaggi dove di volta in volta si trovano aggregati con altri elementi o allo stato libero. La materia circola continuamente dagli essere viventi all’ambiente e viceversa.

Per quanto riguarda il carbonio (C), la maggior fonte nell’ambiente è rappresentata dall’anidride carbonica (CO₂), un gas presente sia nell’atmosfera che disciolto nell’acqua. Il carbonio entra nella catena alimentare attraverso la fotosintesi delle piante: l’anidride carbonica , sostanza inorganica, viene utilizzata per produrre zuccheri e altre sostanze organiche. In questa forma, il carbonio passa agli anelli successivi della catena alimentare; da questi ritorna all’ambiente come anidride carbonica, attraverso due trasformazioni: la respirazione che avviene in tutti gli organismi viventi, e la decomposizione, svolta dagli organismi decompositori (fig. 1).

fig. 1 – per gentile concessione del prof. Marco Tonon – UniTO

Per esempio, il carbonio sintetizzato in sostanze organiche dalle alghe marine per ogni anno può raggiungere la quantità impressionante di 15 x 10¹⁰ tonnellate, mentre la quantità totale di C utilizzato dalle piante terrestri raggiunge al massimo 2 x 10¹⁰ tonnellate. Infatti, le alghe marine ricche di calcare sono le responsabili di ingenti depositi di rocce carbonatiche verificatesi in modo molto graduale durante il Paleozoico, il Mesozoico e il Terziario (complessivamente da circa 542 a 0.3 milioni di anni fa). E’ stato dimostrato che questi organismi acquatici fotosintetizzanti primitivi hanno contribuito alla formazione di questi spessi sedimenti calcarei in misura ancora maggiore dei coralli che formavano le scogliere coralline. Il movimento delle zolle crostali con il conseguente innalzamento delle catene montuose ha portato all’emersione di queste formazioni: le dolomiti del Tirolo ne sono un esempio eclatante e sono dovute ai depositi delle alghe e degli echinodermi.

Una volta stoccati, i depositi ricchi in carbonio prima o poi ritornano in atmosfera o nelle soluzioni acquose attraverso diversi processi. Le rocce carbonatiche subiscono nel tempo reazioni di dissoluzione e alterazione chimica da parte delle acque meteoriche circolanti o percolanti tra le rocce stesse.

I sedimenti calcarei marini subiranno il processo di subduzione, che coinvolge i margini di placche terrestri o oceaniche convergenti, e che li porterà come un nastro trasportatore verso le zone del mantello, per essere in seguito riciclati e immessi in atmosfera sotto forma di esalazioni vulcaniche (fig. 2). Questo processo è stato dimostrato dai geologi marcando i carbonati con degli elementi radioattivi e attraverso i quali è stato possibile tracciarne il percorso dal sottosuolo fino alle emissioni vulcaniche.

Gli accumuli dei resti di vegetali ed animali vengono lentamente disintegrati dagli organismi decompositori, batteri e funghi, dai quali si libera nuovamente il carbonio che ritorna in atmosfera sotto forma di anidride carbonica (CO₂).

fig. 2

Quindi quando si esaminano i vari processi che coinvolgono la Terra occorre che consideriamo il tempo sotto un nuovo punto di vista, che non è la frazione infinitesimale della durata delle nostre vite e che ci conduce a conclusioni spesso errate, ma a quello di un tempo vastissimo che forse non siamo in grado bene di concepire.