STUDIU Oamenii de știință simulează efectele coliziunii asteroizilor asupra climei și plantelor

Un nou studiu de modelare climatică, publicat în revista Science Advances de cercetători de la Centrul pentru Fizica Climei (ICCP) din cadrul Universității Naționale Pusan din Coreea de Sud, prezintă un scenariu despre modul în care clima și viața pe Pământ s-ar schimba în urma unei posibile coliziuni cu un asteroid de dimensiuni medii (~500 m).

Impactul unui asteroid asupra climei și ecosistemelor

Sistemul solar este plin de obiecte cu orbite apropiate de Pământ, majoritatea nefiind periculoase. Totuși, unele dintre acestea prezintă o probabilitate neglijabilă, dar existentă, de a intra în coliziune cu planeta noastră. Unul dintre aceste obiecte este asteroidul Bennu, cu un diametru de aproximativ 500 m, care, conform unor studii recente (Farnocchia et al., 2021), are o probabilitate de 1 la 2700 de a lovi Pământul în septembrie 2182. Această probabilitate este similară cu aruncarea unui ban de 11 ori la rând și obținerea aceluiași rezultat.

Pentru a determina impactul unei astfel de coliziuni asupra sistemului climatic și a ecosistemelor terestre și marine, cercetătorii de la ICCP au simulat un scenariu idealizat de impact folosind un model climatic avansat. Efectul coliziunii a fost reprezentat printr-o injecție masivă de sute de milioane de tone de praf în atmosfera superioară. Spre deosebire de studiile anterioare, noua cercetare include simulări ale ecosistemelor terestre și marine, precum și reacțiile chimice complexe din atmosferă.

Simulările și rezultatele modelului climatic

Folosind supercomputerul Aleph al ICCP, cercetătorii au rulat mai multe scenarii de impact pentru coliziunea unui asteroid de tip Bennu cu Pământul. În cazul unei injecții atmosferice de 100-400 milioane de tone de praf, modelările au arătat perturbări dramatice ale climei, chimiei atmosferice și fotosintezei globale în primii 3-4 ani după impact.

În cel mai sever scenariu analizat, scăderea luminozității solare cauzată de praf ar duce la:

• O răcire globală de până la 4°C
• O reducere a precipitațiilor medii globale cu 15%
• O scădere severă a stratului de ozon cu aproximativ 32%

La nivel regional, aceste efecte ar putea fi chiar mai accentuate.

„Iarna bruscă cauzată de impact ar crea condiții climatice nefavorabile pentru creșterea plantelor, ducând la o reducere inițială de 20-30% a fotosintezei în ecosistemele terestre și marine. Acest lucru ar putea provoca perturbări masive în securitatea alimentară globală”, explică Dr. Lan DAI, cercetător postdoctoral la ICCP și autor principal al studiului.

Reacția surprinzătoare a ecosistemelor marine

Analizând datele modelelor oceanice, cercetătorii au descoperit un fenomen neașteptat: planktonul marin s-a comportat diferit față de ecosistemele terestre. În loc să sufere o scădere urmată de o recuperare lentă pe parcursul a doi ani, planktonul s-a refăcut complet în doar 6 luni, iar ulterior s-a dezvoltat peste nivelurile normale.

„Am reușit să urmărim această reacție neașteptată până la concentrația de fier din praful generat de impact”, explică prof. Axel TIMMERMANN, directorul ICCP și coautor al studiului.

Fierul este un nutrient esențial pentru alge, dar în anumite regiuni, precum Oceanul de Sud și Pacificul tropical de est, acesta este în mod natural foarte rar. În funcție de conținutul de fier al asteroidului și de materialul terestru aruncat în stratosferă, zonele în mod normal sărace în nutrienți pot deveni îmbogățite cu fier bio-disponibil, declanșând înfloriri masive de alge.

Simulările arată că, după coliziune, productivitatea marină ar crește semnificativ, mai ales pentru algele silicoase cunoscute sub numele de diatomee. Aceste înfloriri ar atrage cantități mari de zooplancton, organisme mici prădătoare care se hrănesc cu diatomee.

„Aceste înfloriri masive de fitoplancton și zooplancton ar putea fi un avantaj pentru biosferă și ar putea ajuta la compensarea insecurității alimentare cauzate de scăderea productivității terestre”, adaugă Dr. Lan DAI.

Asteroizii și evoluția umană

Conform cercetătorilor, asteroizii de dimensiuni medii lovesc Pământul aproximativ o dată la 100.000-200.000 de ani. Acest lucru sugerează că strămoșii noștri îndepărtați ar fi putut experimenta astfel de evenimente, cu posibile efecte asupra evoluției umane și chiar asupra geneticii noastre.

„Aceste evenimente ar fi putut influența dezvoltarea umană, afectând mediul și resursele disponibile pentru strămoșii noștri”, spune prof. Timmermann.

Studiul publicat în Science Advances oferă noi perspective asupra impactului climatic și ecologic al coliziunilor cu asteroizii din apropierea Pământului. Următorul pas al cercetătorilor de la ICCP este să studieze răspunsurile timpurii ale oamenilor la astfel de evenimente folosind modele computerizate bazate pe agenți, care vor simula comportamentul individual al oamenilor, ciclurile lor de viață și strategiile de căutare a hranei.