PETM – Dinamica, cause e implicazioni del massimo termico Paleocene–Eocene

Il Riscaldamento Globale Antropogenico ¹ non ha precedenti nella storia della Terra. Con una sola eccezione, del tutto naturale, che, tuttavia, si è sviluppata nell’arco di migliaia di anni, piuttosto che un paio di secoli di questo attuale.
Ecco un’analisi tecnico–scientifica del più rapido forcing climatico naturale del Cenozoico.

1. Un pianeta già stabilizzato

L’espansione del fondale marino lungo la dorsale di Gakkel ha generato il bacino eurasiatico dopo 57 Ma di fondale marino.

Cinquantasei milioni di anni fa la Terra non era più il mondo traumatizzato dal limite \(K–Pg\). Il vulcanismo del Deccan era cessato da oltre 8 milioni di anni, Chicxulub era un ricordo geologico, gli oceani avevano ricostruito la circolazione profonda, e le foreste subtropicali si erano espanse fino alle medie latitudini.

La \(CO₂\) atmosferica oscillava tra 600 e 800 ppm, con una temperatura globale superiore di circa 4–5 \(°C \) rispetto al periodo preindustriale. Il sistema era stabile, stratificato, e sorprendentemente resiliente.

Poi, improvvisamente, accelerò.

• Il PETM: un’anomalia rapida

Il Massimo termico Paleocene–Eocene ² avvenne con l’apertura dell’Oceano Artico (Artide) ^[1] e si sviluppò in una scala temporale che per la geologia equivale a un lampo. Questi furono i dati salienti di quell’evento:

• Riscaldamento globale: +5–8 °C
• Durata: ~200.000 anni
• Escursione isotopica del carbonio (CIE): −3‰ / −5‰
• Acidificazione oceanica: dissoluzione dei carbonati, collasso dei bentonici
• Riorganizzazione terrestre: migrazioni, stress idrico, declino delle foreste

Il segnale isotopico è la chiave: il carbonio immesso è isotopicamente leggero (\(^{12}C\)), incompatibile con la \(CO_₂\) vulcanica.
La grande escursione negativa del \(\delta ^{13}C\) è il tratto distintivo del PETM. Il carbonio immesso ha un valore isotopico:
\[ \delta ^{13}C_{input} \approx -25‰ \; \text{fino a } -60‰\]

Questi valori sono compatibili con:

• metano termogenico (−30‰ / −40‰)
• metano da clatrati (−60‰)
• CO₂ da sedimenti organici “cotti” (−25‰)

Ma non con la \(CO_₂\) vulcanica (−4‰ / −6‰).

Questo esclude gli eventi accaduti nei Trappi del Deccan (66,25 milioni di anni fa) e il meteorite di Chicxulub (estinzione dei dinosauri ^[2]: 66,038 milioni di anni fa) come cause: la loro firma isotopica è troppo “pesante”.

• Il NAIP: il motore geologico del PETM

Il candidato più solido è il North Atlantic Igneous Province (NAIP), il grande magmatismo che accompagnò l’apertura dell’Atlantico settentrionale.
Alcune intrusioni magmatiche provenienti dal mantello terrestre penetrarono in sedimenti ricchi di materia organica, provocandone il riscaldamento. Ne seguirono la decomposizione termica della materia organica e il conseguente rilascio di metano e anidride carbonica (i più potenti gas serra naturali).

Il flusso di carbonio può essere modellato come:
\[F_C=\int_{0}^{t_{onset}} k\cdot A_{sill} \cdot \rho_{org}\cdot f(T)dt\]
dove:

• \(A_{sill}\) è l’area delle intrusioni
• \(\rho_{org}\) è la densità del carbonio organico nei sedimenti
• \(f(T)\) è la funzione di cracking termico
• \(k\) il coefficiente di conversione

Le stime convergono su:
\[ 3.000 – 10.000 \;Gt \;C \;\text{equivalenti}\]

rilasciati in meno di 10.000 anni.

Il magmatismo NAIP è coincidente con l’avvio del PETM. Le intrusioni mostrano geometrie compatibili con un degassamento impulsivo. E il segnale isotopico \(^{12}C/^{13}C\) coincide con la cronologia del NAIP.
Infatti, se fosse stato un evento unicamente vulcanico come 10 milioni di anni prima nel Deccan avremmo avuto una \(CO_{2}\) vulcanica più pesante (\(\delta ^{13}C\) più alto), mentre il PETM mostra che il carbonio rilasciato era più leggero (\(\delta ^{13}C\) più basso).

• Quantificazione del forcing

Il forcing radiativo del PETM può essere stimato con:
\[ \Delta F = 5.35ln \left ( \frac{CO_2}{CO_{2,orig.}} \right ) \]
Assumendo un aumento da 700 ppm a ~1500 ppm:
\[ \Delta F = 5.35ln \left ( \frac{1500}{700} \right ) \approx 4\; W/m^2\]
Un forcing paragonabile a quello previsto per uno scenario antropico pessimistico entro il 2100.

• Oceani: acidificazione e collasso dei bentonici

L’immissione di carbonio aumenta la DIC (dissolved inorganic carbon) — come vedemmo nell’articolo scorso ^[3] :

\[ DIC = \left [ CO_{2}^* \right ]+\left [ HCO_{3}^- \right ]+\left [ CO_{3}^{2-} \right )\]
Quindi, la saturazione dei carbonati diminuisce:
\[ \Omega = \frac{{[Ca^{2+}][CO_3^{2-}]}}{K_{sp}}\]
e quando \(\Omega < \text{1}\), l’acqua è sotto satura rispetto al minerale considerato e la dissoluzione dei carbonati è termodinamicamente favorita: in sintesi, i carbonati si dissolvono.

Durante il PETM:

• \(\Omega\; \) scende sotto 1 in molte regioni
• i foraminiferi bentonici subiscono un’estinzione del 30–50%
• la circolazione termoalina si indebolisce

• Foreste: la parte ecologica ^[4]

Grazie ai dati del paper possiamo integrare la dinamica terrestre con precisione.

• La metrica chiave: il Leaf Area Index (LAI)

Il LAI ³ durante il PETM:

• lieve aumento iniziale (fertilizzazione da \(CO_2\))
• −61% nei successivi millenni
• −35% per decine di migliaia di anni

Il medesimo pattern che osserviamo oggi:

• rinverdimento (aumento del LAI) nel XX secolo
• senescenza precoce dal 2000 in poi

• Perché le foreste collassano?

Come ho già spiegato in un altro articolo^[5] l’effetto fertilizzante della \(CO_2\) è transitorio. Poi intervengono:

• stress idrico
• temperature oltre la soglia fisiologica
• aumento dell’evapotraspirazione
• fiumi sovralimentati che erodono suoli
• riduzione del carbonio immagazzinato nei suoli

Le foreste del PETM non “si adattano”: regrediscono. Le foreste moderne stanno seguendo la stessa traiettoria, ma più rapidamente.

• La dinamica cellulare delle foglie

Le cellule fogliari fossili mostrano:

• riduzione delle foglie d’ombra
• aumento delle foglie solari
• chiome più rade
• minore capacità di immagazzinare carbonio

In sintesi, un riscaldamento globale, naturale o antropogenico come quello attuale, porta la flora non adattata — e, indirettamente, la fauna — a un collasso che è prima di tutto strutturale, oltre che fisiologico.

• Confronto con l’AGW moderno e conclusione

Il PETM è un analogo naturale, ma con una differenza cruciale, la velocità:

\[ PETM:\;\; \sim 0.3-1 \;Gt\;C/anno\\ Oggi: \;\;\sim 10\;Gt\;C/anno\]

Oggi, stiamo comprimendo millenni in appena un secolo.
Il sistema Terra impiega:

• >100.000 anni per neutralizzare l’acidificazione
• >200.000 anni per tornare ai livelli pre-PETM

I processi coinvolti:

• alterazione dei silicati
• pompe biologiche
• sedimentazione dei carbonati
• sequestro naturale lento

La scala temporale del recupero — che sarà discussa in un prossimo articolo — è incompatibile con la scala umana.

@misc{leason2009,
  author = {Gleason J. D.},
  title  = {Early to middle Eocene history of the Arctic Ocean from Nd-Sr isotopes in fossil fish debris, Lomonosov Ridge},
  year   = {2009},
  institution = {},
  url    = {https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2008PA001685},
}

@misc{opeevin1997,
  author = {Pope Kevin O.},
  title  = {Energy, volatile production, and climatic effects of the Chicxulub Cretaceous/Tertiary impact},
  year   = {1997},
  institution = {},
  url    = {https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/97JE01743},
}

@misc{enovesemberto2026,
  author = {Genovese Umberto},
  title  = {Stima del potenziale di degassamento di CO₂ dal Mediterraneo in risposta all’anomalia termica del 2026},
  year   = {2026},
  institution = {Il Poliedrico},
  url    = {https://www.ilpoliedrico.com/2026/08/09/stima-del-potenziale-di-degassamento-di-co%e2%82%82-dal-mediterraneo-in-risposta-allanomalia-termica-del-2026.html},
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@misc{inneenames2026-08-13,
  author = {Dinneen James},
  title  = {Ancient rise in CO2 was catastrophic for forests: what that means for today’s plants},
  year   = {2026-08-13},
  institution = {},
  url    = {https://www.nature.com/articles/d41586-026-02544-y},
}

@misc{enovesemberto2026,
  author = {Genovese Umberto},
  title  = {La CO₂ non è cibo per le piante: chimica reale contro bufale climatiche},
  year   = {2026},
  institution = {Il Poliedrico},
  url    = {https://www.ilpoliedrico.com/2026/01/09/la-co%e2%82%82-non-e-cibo-per-le-piante-chimica-reale-contro-bufale-climatiche.html},
}