Vulcanismo andino, fertilizzazione degli oceani, ricambio degli ecosistemi marini e raffreddamento globale nel Tardo Miocene

Vulcani, oceani e un antico raffreddamento

Il Tardo Miocene, circa 7–5 milioni di anni fa, fu un periodo in cui il clima terrestre si raffreddò, la vita oceanica si riorganizzò e le grandi balene intrapresero il percorso verso dimensioni gigantesche. Questo studio pone una domanda sorprendente: potrebbero i vulcani lungo le Ande, spargendo cenere ricca di nutrienti negli oceani, aver contribuito ad alimentare la vita marina, sottrarre anidride carbonica dall’atmosfera e spingere il pianeta verso condizioni più fredde? Collegando fossili, registri geochimici e modelli informatici sofisticati, gli autori esplorano come le eruzioni sulla terraferma possano aver rimodellato vita e clima in mare.

Montagne che nutrono il mare

Le Ande costituiscono la catena vulcanica attiva più lunga del mondo, si innalzano sull’America del Sud e confinano con alcune delle regioni oceaniche più produttive del pianeta, tra cui la Corrente di Humboldt e l’Oceano Meridionale. Quando i vulcani in quella regione eruttano in modo esplosivo, lanciano cenere in alta atmosfera, dove i venti possono trasportarla lontano sopra il mare. Quella cenere non è semplice polvere: contiene nutrienti chiave come ferro, fosforo e silicio, spesso scarsi nelle acque di superficie. Lo studio si concentra sul Tardo Miocene, quando il vulcanismo andino era particolarmente intenso. Allo stesso tempo, i registri globali mostrano un aumento della produttività oceanica, ampi cambiamenti negli ecosistemi marini, una diminuzione dell’anidride carbonica atmosferica e un raffreddamento generale. Gli autori propongono che ricorrenti depositi di cenere dalle Ande abbiano contribuito a fertilizzare l’oceano, rafforzando il legame tra vita e clima.

Indizi dai fossili e dai sedimenti oceanici

Per verificare questa ipotesi, i ricercatori hanno innanzitutto esaminato numerosi archivi indipendenti provenienti da tutto il mondo. I sedimenti marini lungo le coste di Perù e Cile conservano strati ricchi di cenere pieni di alghe microscopiche (diatomee), resti di spugne e vertebrati diversi, indicativi di mari costieri altamente produttivi e reti trofiche complesse. Compilazioni globali di resti di diatomee, livelli di fosfato in acque profonde e depositi ricchi di silice mostrano tutti un marcato aumento della produttività durante il Tardo Miocene. Allo stesso tempo, i registri di balene e altri grandi animali marini raccontano una storia netta: le balene a fanoni aumentarono rapidamente di dimensione, mentre i tassi di estinzione nella megafauna marina crebbero, soprattutto nel passaggio al Pliocene. Questi schemi suggeriscono che cambiamenti sostenuti nella produttività oceanica e negli habitat—almeno in parte guidati dall’apporto di nutrienti dalla terra—abbiano esercitato pressioni significative sulla vita marina.

Seguendo la cenere nel vento e nell’acqua

Il team si è quindi rivolto ai modelli per valutare se la cenere andina potesse ragionevolmente aver fornito nutrienti in quantità rilevante. Usando un modello di trasporto atmosferico, hanno simulato come la cenere dall’alta Catena Centrale delle Ande si sarebbe spostata sotto venti di tipo moderno. La maggior parte delle nubi di cenere veniva trasportata verso est sul Sud Atlantico e proseguiva nell’oceano Indiano meridionale, mentre una parte ricadeva direttamente nel Pacifico fronteggiante il nord del Cile. Successivamente, hanno immesse queste fluttuazioni di nutrienti derivate dalla cenere in un modello del sistema Terra che segue la fisica, la biologia e gli scambi di carbonio oceanici. In brevi impulsi rappresentativi di singole eruzioni, il modello ha mostrato forti aumenti degli sbocchi di diatomee e una maggiore cattura di anidride carbonica da parte dell’Oceano Meridionale. Ripetuti ogni poche decine o centinaia di anni, questi impulsi accumulati hanno costruito un incremento persistente dell’esportazione di carbonio verso acque e sedimenti profondi.

Memorie lunghe nell’oceano profondo

Poiché il mare profondo risponde lentamente, gli autori hanno impiegato anche un secondo modello più idealizzato capace di funzionare per decine di migliaia di anni. Questo modello ha seguito nutrienti e carbonio mentre venivano ciclicamente trasportati nell’oceano e sepolti nei sedimenti. Singoli impulsi di cenere causarono solo cali temporanei dell’anidride carbonica atmosferica, poiché l’oceano profondo alla fine restituiva il carbonio immagazzinato in superficie. Ma quando le eruzioni si ripetevano frequentemente—soprattutto se combinate con un aumento del trasporto di polveri di fondo dovuto all’espansione di regioni aride—il modello ha prodotto cali sostenuti dell’anidride carbonica dell’ordine di circa 10–15 parti per milione su qualche migliaio di anni. Pur modesti singolarmente, tali riduzioni potrebbero diventare rilevanti se sommate ad altri processi attivi nel Tardo Miocene, come il sollevamento montano, i cambiamenti nella circolazione oceanica e l’espansione delle calotte glaciali.

Come la cenere antica potrebbe aver aiutato a raffreddare la Terra

In conclusione, lo studio rileva che ripetute eruzioni andine probabilmente fecero più che oscurare i cieli antichi. Fornendo continuamente cenere ricca di ferro e fosforo a acque povere di nutrienti dell’Oceano Meridionale, contribuirono ad alimentare fioriture di diatomee, a rafforzare la pompa biologica che trasferisce carbonio nell’oceano profondo e a ridurre lievemente l’anidride carbonica atmosferica. Questa fertilizzazione, combinata con l’aumento dell’apporto di polveri, lo spostamento delle correnti oceaniche e i feedback dovuti all’espansione delle popolazioni di balene, potrebbe avere contribuito al raffreddamento globale del Tardo Miocene e alla rimodellazione degli ecosistemi marini. Il lavoro mette in luce quanto siano strettamente intrecciati gli aspetti solidi, liquidi e viventi della Terra—e come il “concime” vulcanico dalle montagne possa riverberare negli oceani e nell’atmosfera per millenni.

Citazione: Carrapa, B., Clementz, M.T., Cosentino, N.J. et al. Andean volcanism, ocean fertilization, marine ecosystem turnover, and global cooling in the Late Miocene. Commun Earth Environ 7, 335 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03457-4

Parole chiave: Vulcanismo andino, fertilizzazione degli oceani, raffreddamento del Tardo Miocene, produttività dell’Oceano Meridionale, cambiamento degli ecosistemi marini