Mining per giganteschi serpenti fossili

Per gli scienziati interessati a ciò che il mondo sembrava e si sentiva come milioni di anni fa, miniere di carbone sono buone come si arriva. Mentre il carbone può essere uno dei principali responsabili del riscaldamento globale, non c’è posto come una miniera di carbone per studiare il cambiamento climatico in passato e i suoi probabili effetti sul nostro mondo. Le compagnie minerarie lo sanno, e per qualsiasi motivo, che si tratti di una buona cittadinanza o semplicemente di buone relazioni pubbliche, spesso danno una mano ai paleontologi.

Si consideri, ad esempio, Cerrejón, un immenso insieme di miniere di carbone a cielo aperto nel nord della Colombia vicino alla costa caraibica. Le fosse sono enormi, circolari, cicatrici lunari nella terra con piste shaley che scaricano l’acqua di deflusso in laghi di crateri verdi dove nessuna pianta d crescere e nessun uccello d nuotare. Di tanto in tanto, la dinamite fa crollare parte del muro circostante e enormi gru raccolgono il carbone mentre gli incendi di metano ruttano dalle fessure nelle scogliere in alto.

Ma c’è qualcos’altro. I pendii di scisto a Cerrejón hanno conservato i reperti fossili di un intero ecosistema tropicale come esisteva 58 milioni di anni fa. Osservando i fossili, i paleontologi possono dire come era l’antico clima di Cerrejón (più caldo e umido di oggi) e come era il fogliame (molto lussureggiante e simile all’odierna giungla amazzonica). Gli animali erano enormi. Cerrejón aveva tartarughe di fiume con conchiglie delle dimensioni di tavoli da cucina che potevano ospitare sei, e in cima alla catena alimentare era Titanoboa cerrejonensis, un serpente di 45 piedi e 2.500 libbre. Titanoboa era un vero mostro fluviale – il più grande serpente mai conosciuto per essere esistito, e circa cinque volte la dimensione dell’Amazzonia anaconda, il più grande serpente vivo oggi.

Ciò che il carbone mostra è che Cerrejón ha prodotto queste creature giganti in un momento in cui le temperature ambiente medie nei tropici erano negli anni ‘ 80, circa sei gradi più caldi di oggi e circa caldi come le temperature possono essere senza rischiare una massiccia die-off. Eppure Titanoboa e la foresta dove viveva apparentemente prosperavano.

E ciò che l’estrazione del carbone ti dà è l’accesso a un posto del genere. Cerrejón è l’unico ecosistema tropicale antico completo disponibile per lo studio. Possiamo supporre che ci siano molti fossili nei tropici, ma sono sepolti nelle giungle da qualche parte nel bel mezzo del nulla. Le sovvenzioni universitarie non possono pagare per i grandi scavi sulle specifiche, ma le compagnie carbonifere lo faranno, perché il carbone vale l’investimento.

E poiché i paleontologi e le compagnie del carbone sanno da almeno un secolo che le miniere sono scrigni di antichi segreti, molte aziende hanno scienziati del personale che cercano formazioni insolite e ricerche di allarme quando trovano qualcosa di buono. Quando ho viaggiato a Cerrejón un paio di anni fa, la multinazionale che lo gestisce, Carbones del Cerrejón Ltd. ha fatto il più possibile per assistere i paleontologi in visita, fornendo di tutto, dai cappelli duri ai camionisti radio-equipaggiati che sapevano quando la dinamite era pronta ad andare via e dove cercare riparo quando è successo.

I depositi di carbone sono paludi di torba compressi che hanno iniziato come foreste tropicali secche. Le temperature diventano più fredde nella fase iniziale di un ciclo climatico naturale, e le calotte polari si espandono e il livello del mare scende. Quando il ciclo inizia a cambiare, il ghiaccio non ha ancora raggiunto la sua massima estensione, ma le piogge aumentano a latitudini più basse, cambiando la foresta secca in palude. Il ghiaccio si scalda ma non si scioglie immediatamente. Quando lo fa, accade rapidamente e drammaticamente, causando bruschi aumenti del livello del mare. L’acqua salata inonda la palude, la foresta muore, il fango, il limo e la sabbia comprimono tutto e il carbone si forma. Quindi il ciclo ricomincia.

La roba buona—spore, semi, polline, pareti cellulari e ossa—non è solo nel carbone stesso, ma negli strati di roccia sedimentaria sul pavimento e sul tetto di ogni deposito di carbone. Pensa agli strati come a un panino: il carbone è il ripieno e gli strati sedimentari sono il pane. La fetta inferiore ci mostra cosa c’era nella foresta quando il ciclo è iniziato; la fetta superiore ha tutto ciò che c’era quando la foresta è morta. Ogni ciclo, noto come “cyclothem”, dura da 100.000 a 400.000 anni, a seconda di dove si trova.

Sulla Terra non c’è niente di meglio di una miniera di carbone per analizzare antichi ecosistemi. Le informazioni contenute nel carbone è “così denso” dato il volume compresso di vegetazione, osserva Illinois State Geological Survey geologo Scott Elrick, ” che va con senza dire che si sta andando ad avere una presenza fossile enorme.”

Elrick fa parte di una rete informale di scienziati che monitorano l’estrazione del carbone in tutti gli Stati Uniti e nel mondo per le opportunità di studiare nuovi strati come sono esposti. Nel 2006, Elrick e un collega hanno scoperto quattro miglia quadrate di foresta fossile nel soffitto della miniera Vermilion Grove tunnel di Peabody Energy nell’Illinois orientale, conservata elegantemente 306 milioni di anni fa quando una serie di terremoti ha permesso al mare di seppellire l’intera foresta in un singolo evento catastrofico.

Esplorare le miniere di carbone può essere un’impresa urgente, perché i fossili, una volta rivelati, non indugiano. Una volta Peabody è stato fatto estrazione di una sezione di cucitura di carbone a Vermilion Grove, la società ha messo filo recinzione contro il soffitto per mantenere pezzi sciolti del tetto di scisto di cadere al pavimento del tunnel. I ricercatori avevano bisogno di portare torce elettriche, scattare foto, raccogliere campioni, e lasciare prima che la formazione sbriciolato via.

La buona notizia è che la scienza del carbone è una risorsa rinnovabile. Una volta che la vecchia formazione è sparita, viene scoperta un’esposizione fossile completamente nuova. A Cerrejón, le piogge tropicali ogni primavera ed estate tagliano enormi canali di erosione nello scisto e nella pietra fangosa, mandando fossili e ossa in una tomba acquosa nel cratere molto al di sotto. Ma a novembre, i ricercatori possono trovare una nuova serie di resti scheletrici che si asciugano al sole.

Le piante e gli animali fossili raccontano molto agli scienziati di come era il mondo preistorico durante ogni ciclo glaciale. Ma i ricercatori stanno prendendo l’analisi un ulteriore passo avanti. Il riscaldamento globale e il raffreddamento si verificano in parte a causa di cambiamenti periodici nell’orientamento della Terra durante l’orbita. Ma le tendenze di riscaldamento sono accompagnate da aumenti drammatici di anidride carbonica atmosferica. La domanda chiave—per il nostro tempo-è se la CO2 è il driver.

Il carbone è “clima organico”, ha detto il paleoclimatologo Isabel Montanez dell’Università della California-Davis. “Ci dice quando era bagnato e quando era asciutto.”E il carbone può essere uno strumento per ricostruire la CO2 atmosferica in particolari momenti geologici. “È un’astina di livello ambientale”, ha detto Montanez, ” che mi consente di legare i livelli del mare alla CO2 nell’atmosfera al clima continentale.”

Montanez rimane in contatto con Elrick e altri membri della rete per trovare dove esplorare successivo. Negli ultimi due anni ha analizzato gli stomi fossili delle piante – i pori attraverso i quali le piante assorbono la CO2 di cui hanno bisogno per la fotosintesi. I suoi campioni provengono da miniere di carbone in molte parti del mondo; gran parte del lavoro recente è stato fatto nel bacino del Donets, in Ucraina. La “roba sul fondo” di una cucitura di carbone è la coda di un periodo glaciale, ha detto. L’anidride carbonica è bassa e le piante hanno “molti più stomi” per ottenere ciò di cui hanno bisogno. “Sopra il carbone, ci sono sempre meno stomi”, ha aggiunto.

Ecco quando la CO2 è ai suoi livelli più alti—e quando arrivano le inondazioni. Poi tutto nelle paludi muore o viene lavato in mare dove il plancton risucchia tutto il carbonio sciolto, e la CO2 atmosferica si immerge ancora una volta.

Quindi cosa significa questo per noi oggi? Un bel po’, si scopre. La Terra è in un periodo “interglaciale” in questo momento. L’anidride carbonica sta aumentando e il pianeta si sta riscaldando. Il ghiaccio si scioglie, il permafrost polare e la tundra si scongelano, i microbi sulla terra hanno la loro festa di vegetazione morta e iniziano a emettere metano—un potente gas serra—in quantità sufficienti per aumentare il riscaldamento.

Il carbone ci dice che, di per sé, non c’è nulla di insolito nel cambiamento climatico, “e quando ne parliamo, pensano che, poiché è un processo naturale, non devono preoccuparsi delle emissioni di CO2”, ha detto Montanez. “Ma quello che stiamo facendo non è naturale.”Il ciclo naturale richiede diverse centinaia di migliaia di anni. Piante e animali hanno il tempo di evolversi. Con i cambiamenti atmosferici che si verificano in questi giorni, tuttavia, questo ciclo potrebbe accadere nei secoli. Molte piante e creature non avranno abbastanza tempo per adattarsi.

Il carbone ci dice anche che all’aumentare della CO2 atmosferica, l’effetto di riscaldamento accelera. Aggiungere le emissioni di auto e lo scarico da centrali elettriche a carbone per una scossa supplementare di CO2, ed è come chiodare il pugno. “Farà una grande differenza, non c’è dubbio”, ha detto Montanez. “La domanda è quando.”