Attività vulcanica: il termostato che regola il clima della Terra

Nel giugno 1991 il Pinatubo, nelle Filippine, immise nell’atmosfera circa 20 milioni di tonnellate di biossido di zolfo. L’anno seguente la temperatura media del pianeta scese di circa mezzo grado. Un solo vulcano raffreddò il mondo, e lo fece per un paio d’anni.

Su scale di milioni di anni tutti i vulcani insieme fanno qualcosa di più importante: tengono il clima dentro i limiti in cui la vita può esistere. Questo articolo mette in fila i numeri, mostra che cosa accadrebbe senza vulcani e con troppi vulcani, e dice con chiarezza che cosa il Principio Antropico può sostenere su questo parametro e che cosa no.

2 – 1. ATTIVITÀ VULCANICA: IL TERMOSTATO DEL PIANETA 🌋

L’attività vulcanica rilascia gas, rinnova i suoli e, insieme alla tettonica a placche, chiude il ciclo del carbonio che regola il clima della Terra su scale di milioni di anni.

Il meccanismo è questo. I vulcani emettono anidride carbonica. La CO₂ si scioglie nella pioggia, che erode le rocce silicatiche e porta il carbonio negli oceani, dove si deposita nei sedimenti. La tettonica a placche trascina quei sedimenti nel mantello, e i vulcani restituiscono il carbonio all’atmosfera. Nel 1981 James Walker, Paul Hays e James Kasting hanno descritto la retroazione che rende il ciclo stabile: se il pianeta si scalda, l’erosione aumenta, la CO₂ cala e il clima si raffredda; se si raffredda, accade il contrario.

Questa retroazione spiega perché la Terra ha conservato acqua liquida anche quando il Sole era meno luminoso di circa il 30 per cento, quattro miliardi di anni fa.

I numeri aiutano a non esagerare. I vulcani emettono oggi tra circa 0,3 e 0,5 miliardi di tonnellate di CO₂ all’anno, le attività umane circa 37 miliardi: un centinaio di volte di più. Il vulcanismo è il rifornimento lento del termostato, non la causa del riscaldamento attuale.

Le ceneri vulcaniche formano inoltre suoli ricchi di minerali. Sulle pendici del Vesuvio vivono più di 600.000 persone nella sola zona rossa, e una parte della ragione è la fertilità di quella terra. Una quota consistente dei gas dell’atmosfera attuale è venuta dall’interno del pianeta, con il degassamento del mantello. La fonte di tutto è il calore interno della Terra, circa 47 terawatt, in buona parte prodotto dal decadimento di elementi radioattivi.

2. SENZA VULCANI E CON TROPPI VULCANI: IL MARGINE STRETTO ⚖️

Il vulcanismo funziona se è né troppo scarso né eccessivo. Il confronto con i pianeti vicini lo mostra meglio di qualunque teoria.

Tabella – Vulcani e atmosfera in tre pianeti rocciosi

Pianeta	Vulcanismo	Atmosfera	Temperatura media in superficie
Terra	attivo, con tettonica a placche	circa 1 bar, azoto e ossigeno	circa 15 °C
Venere	diffuso, forse ancora attivo; senza tettonica a placche e senza acqua liquida	circa 92 bar, anidride carbonica	circa 464 °C
Marte	spento o quasi	circa lo 0,6% della pressione terrestre	circa −63 °C

Senza vulcani, i modelli del ciclo carbonato-silicati prevedono che la CO₂ verrebbe sottratta all’atmosfera dall’erosione in tempi geologici, nell’ordine di centinaia di migliaia di anni. Il clima si raffredderebbe e il pianeta rischierebbe la glaciazione. Marte è l’esempio opposto: ha il vulcano più alto del sistema solare, l’Olympus Mons, alto circa 22 chilometri, ma il pianeta, più piccolo, si è raffreddato prima, e oggi ha un’atmosfera sottilissima.

Con troppi vulcani, il caso peggiore è documentato. Circa 252 milioni di anni fa le colate delle Trappole siberiane coincisero con la più grave estinzione di massa della storia: scomparve oltre l’80 per cento delle specie marine. Anche il 1815 ricorda il rischio: dopo l’eruzione del Tambora, il 1816 fu l'”anno senza estate”, con raccolti perduti in tutta Europa.

3. DAL VESUVIO ALL’ETNA: UN PAESE SUL FUOCO 🏛️

Passiamo dal pianeta all’Italia, dove il vulcanismo è un dato di tutti i giorni. Nel 79 dopo Cristo l’eruzione del Vesuvio seppellì Pompei ed Ercolano, e Plinio il Giovane la descrisse in due lettere a Tacito: da lui prende il nome il tipo di eruzione detta “pliniana”. Nel 1841 nasceva a Napoli l’Osservatorio Vesuviano, il più antico osservatorio vulcanologico del mondo, oggi parte dell’INGV, l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia.

Il Vesuvio ha eruttato l’ultima volta nel marzo 1944. Non esiste una data prevedibile della prossima, ma esiste un monitoraggio continuo, che include anche l’Etna, i Campi Flegrei e lo Stromboli. L’Italia mostra così entrambe le facce del vulcanismo: fertile e pericoloso, utile e da rispettare.

4. COSA DICE IL PRINCIPIO ANTROPICO, E COSA NO ⚖️

Qui serve rigore. L’attività vulcanica non è una costante della fisica: dipende dalla massa del pianeta, dalla sua composizione e dal calore interno, e il termostato carbonato-silicati ha un meccanismo noto. Dire che sia stato progettato non è un dato scientifico: è un’interpretazione.

Il dato è un altro: la combinazione di dimensione adeguata, tettonica a placche, acqua liquida e retroazione stabilizzante ha mantenuto la Terra abitabile per circa quattro miliardi di anni. Il Principio Antropico Debole osserva che ci troviamo per forza su un pianeta in cui questo è accaduto; il Forte vi legge un’intenzione. Io, Zeno Pagliai, medico e possibilista, tengo separati i due piani: il dato pesa, la lettura resta aperta.

C’è anche una domanda aperta. Nessuno sa se la tettonica a placche sia comune tra i pianeti rocciosi: nel sistema solare esiste solo sulla Terra. Se fosse frequente, la coincidenza peserebbe meno; se fosse rara, peserebbe di più. Il tema si collega ai parametri trattati in Campo magnetico terrestre, Livelli di Ossigeno e CO2 e Zona abitabile. Le letture del principio sono in Principio Antropico Forte o Debole.

CONCLUSIONE

I vulcani, che il senso comune associa alla distruzione, sono anche il rifornimento del termostato che ha tenuto la Terra vivibile per miliardi di anni. Senza vulcani il clima si congelerebbe, con troppi si avvelenerebbe. Il dato è solido, il suo significato resta una domanda aperta, e ciascuno può pesarlo, fonti alla mano.

TORNA AL PRINCIPIO ANTROPICO.

FAQ ❓

Che cosa accadrebbe alla Terra senza vulcani?

Nei tempi geologici il clima si raffredderebbe. Senza il rilascio vulcanico, l’erosione delle rocce sottrarrebbe CO₂ all’atmosfera, e con meno CO₂ il pianeta tratterrebbe meno calore. Il rischio sarebbe una glaciazione prolungata, con ecosistemi molto più poveri di quelli attuali.

I vulcani emettono più CO₂ degli esseri umani?

No. I vulcani emettono tra circa 0,3 e 0,5 miliardi di tonnellate di CO₂ all’anno, le attività umane circa 37 miliardi: un centinaio di volte di più. Il vulcanismo ricarica il ciclo naturale del carbonio, ma non spiega il riscaldamento dell’ultimo secolo.

Che legame c’è tra vulcani e tettonica a placche?

Le placche sprofondano nel mantello e trascinano carbonio e acqua. Ne risultano fusioni e magmi che risalgono dai vulcani, soprattutto lungo le zone di subduzione e le dorsali oceaniche. La Terra è l’unico pianeta del sistema solare con tettonica a placche attiva, e questo spiega anche il suo vulcanismo diffuso.

Marte e Venere hanno vulcani?

Sì, entrambi. Marte ha l’Olympus Mons, alto circa 22 chilometri, ma oggi è spento o quasi. Su Venere il vulcanismo è diffuso, e nel 2023 uno studio su immagini della sonda Magellan ha mostrato cambiamenti compatibili con una bocca eruttiva attiva. Nessuno dei due ha però il ciclo di carbonio stabilizzante della Terra.

Il Vesuvio erutterà ancora?

È un vulcano attivo: l’ultima eruzione è del marzo 1944. Nessuno sa prevedere quando, ma l’INGV lo monitora con continuità. Vivere accanto a un vulcano comporta un rischio concreto, e per questo esistono piani di emergenza per la zona rossa intorno al Vesuvio.

DOMANDE E RISPOSTE 💬

Perché senza vulcani la Terra non sarebbe abitabile?

Perché senza vulcani il termostato carbonato-silicati si fermerebbe. Quel ciclo funziona in tre tempi: i vulcani rilasciano CO₂, l’erosione la fissa nelle rocce e nei sedimenti, la tettonica la riporta nel mantello. Se si interrompe il rilascio, la CO₂ nell’atmosfera cala, l’effetto serra si indebolisce e la temperatura scende.

Non sappiamo con esattezza quanto scenderebbe, perché dipende da molti fattori, ma la direzione è chiara. Il pianeta avrebbe un clima più freddo e meno stabile. Un ruolo analogo lo svolgono l’acqua liquida e un’atmosfera con le giuste quantità di gas serra, trattati in Livelli di Ossigeno e CO2.

L’attività vulcanica è una prova di disegno intelligente?

No, e nessun dato scientifico lo afferma. L’attività vulcanica è una conseguenza di massa, composizione e calore interno del pianeta, e il termostato che la lega al clima ha un meccanismo fisico noto. Il Principio Antropico Forte la legge come parte di una costruzione intenzionale, mentre il Debole osserva che esistiamo proprio perché è andata così.

La differenza è tra dato e interpretazione. Il dato, cioè quattro miliardi di anni di clima abitabile, pesa. Se pesi abbastanza da dimostrare una volontà è una questione filosofica, non un risultato di laboratorio, e va tenuta aperta.

Un vulcano può cambiare il clima di tutto il mondo?

Sì, ma per poco tempo e in modo temporaneo. Eruzioni molto grandi, come il Tambora nel 1815 e il Pinatubo nel 1991, immettono biossido di zolfo nella stratosfera. Lì forma goccioline che riflettono la luce solare e raffreddano il pianeta per uno o due anni. Il Pinatubo abbassò la temperatura media di circa mezzo grado.

Sono due effetti distinti. Il biossido di zolfo raffredda subito e svanisce; la CO₂ scalda lentamente e pesa solo su scale di milioni di anni. I due non vanno confusi: un’eruzione non spiega il riscaldamento di oggi.

Perché Marte ha vulcani giganti e la Terra no?

Perché su Marte la crosta non si muove. Sulla Terra le placche scorrono sopra i punti caldi del mantello, e il vulcano resta attivo solo per un tempo limitato: nascono così catene di isole, come le Hawaii. Su Marte, senza placche, il magma ha continuato a risalire sullo stesso punto per miliardi di anni, e il cono è cresciuto fino a circa 22 chilometri.

Il Mauna Kea, misurato dal fondale oceanico, supera i 10 chilometri, ma non può crescere oltre perché la placca lo porta via dalla sorgente di magma. È una differenza che dipende dalla tettonica, non dall’energia disponibile.

FONTI

• Walker, J. C. G., Hays, P. B., Kasting, J. F. (1981). A negative feedback mechanism for the long-term stabilization of Earth’s surface temperature. Journal of Geophysical Research, 86(C10), 9776–9782.
• Gerlach, T. (2011). Volcanic versus anthropogenic carbon dioxide. Eos, 92(24), 201–202.
• Burton, M. R., Sawyer, G. M., Granieri, D. (2013). Deep carbon emissions from volcanoes. Reviews in Mineralogy and Geochemistry, 75, 323–354.
• Robock, A. (2000). Volcanic eruptions and climate. Reviews of Geophysics, 38(2), 191–219.
• McCormick, M. P., Thomason, L. W., Trepte, C. R. (1995). Atmospheric effects of the Mt Pinatubo eruption. Nature, 373, 399–404.
• Herrick, R. R., Hensley, S. (2023). Surface changes observed on a Venusian volcano during the Magellan mission. Science, 379(6638), 1205–1208.
• Burgess, S. D., Bowring, S. A., Shen, S. (2014). High-precision timeline for Earth’s most severe extinction. PNAS, 111(9), 3316–3321.
• Davies, J. H., Davies, D. R. (2010). Earth’s surface heat flux. Solid Earth, 1, 5–24.
• Plinio il Giovane, Epistole VI, 16 e 20 (lettere a Tacito sull’eruzione del Vesuvio del 79 d.C.).
• INGV, Osservatorio Vesuviano: https://www.ov.ingv.it
• NASA, Planetary Fact Sheet: https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/

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