Ci sarebbe un protagonista inaspettato nei cicli climatici della Terra: il pianeta Marte

Un’analisi di sedimenti marini risalenti a 65 milioni di anni fa mostra i segni di un ciclo climatico della durata di 2,4 milioni di anni, rimasto finora sconosciuto e guidato dall’interazione gravitazionale tra la Terra e il Pianeta Rosso
di Dietmar Muller/The Conversation
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Questo processo potrebbe svolgere un ruolo in un futuro più caldo a causa del riscaldamento globale La nostra esistenza è regolata da cicli naturali, dai ritmi quotidiani del dormire e del mangiare a schemi più lunghi come il volgere delle stagioni e il ciclo quadriennale degli anni bisestili.

Dopo aver esaminato i sedimenti dei fondali marini risalenti a 65 milioni di anni fa, abbiamo trovato un ciclo precedentemente non rilevato da aggiungere all’elenco: un flusso e riflusso delle correnti marine profonde, legato a un’ondata di riscaldamento e di raffreddamento globale durata 2,4 milioni di anni e guidata da un braccio di ferro gravitazionale tra la Terra e Marte. La nostra ricerca è stata pubblicata su “Nature Communications”.

Cicli di Milanković ed ere glaciali
La maggior parte dei cicli naturali che conosciamo è determinata in un modo o nell’altro dal movimento della Terra intorno al Sole.

Come l’astronomo tedesco Johannes Kepler (Keplero) ha capito per primo quattro secoli fa, le orbite della Terra e degli altri pianeti non sono affatto circolari, ma sono ellissi leggermente schiacciate. Nel corso del tempo, le oscillazioni gravitazionali dei pianeti modificano la forma di queste orbite secondo uno schema prevedibile.

Queste alterazioni si ripercuotono sul clima a lungo termine, influenzando l’avvicendarsi delle ere glaciali. Nel 1941, l’astrofisico serbo Milutin Milanković riconobbe che i cambiamenti nella forma dell’orbita terrestre, l’inclinazione del suo asse e l’oscillazione dei suoi poli influenzano la quantità di luce solare che riceviamo.

Conosciuti come “cicli di Milanković”, questi schemi si verificano con periodi di 405.000, 100.000, 41.000 e 23.000 anni. I geologi ne hanno trovato traccia nel profondo passato della Terra, anche in rocce di 2,5 miliardi di anni fa.

Terra e Marte
Esistono anche ritmi più lenti, chiamati “grandi cicli” astronomici, che causano fluttuazioni nell’arco di milioni di anni. Uno di questi cicli, legato alla lenta rotazione delle orbite della Terra e di Marte, si ripete ogni 2,4 milioni di anni.

Il ciclo è previsto dai modelli astronomici, ma è raramente rilevato nelle registrazioni geologiche. Il modo più semplice per trovarlo sarebbe in campioni di sedimenti che coprono continuamente un periodo di molti milioni di anni, ma questi sono rari.

Come i cicli Milanković più brevi, questo grande ciclo influenza la quantità di luce solare che la Terra riceve e ha un impatto sul clima.

Lacune nelle registrazioni
Quando siamo andati a caccia di segni di questi cicli climatici multimilionari nelle registrazioni geologiche, abbiamo utilizzato un approccio basato sui big data. I dati delle trivellazioni scientifiche oceaniche raccolti a partire dagli anni sessanta hanno generato un tesoro di informazioni sui sedimenti di acque profonde nel corso del tempo in tutto l’oceano globale.

Nel nostro studio, pubblicato su “Nature Communications”, abbiamo usato le sequenze sedimentarie provenienti da oltre 200 siti di trivellazione per scoprire una connessione precedentemente sconosciuta tra il cambiamento delle orbite della Terra e di Marte, i cicli passati di riscaldamento globale e l’accelerazione delle correnti oceaniche profonde.

La maggior parte degli studi si concentra su registrazioni complete e ad alta risoluzione per individuare i cicli climatici. Noi invece ci siamo concentrati sulle parti mancanti della documentazione sedimentaria, le interruzioni della sedimentazione chiamate iati.

Uno iato in acque profonde indica l’azione di vigorose correnti di fondo che hanno eroso i sedimenti del fondo marino. Al contrario, un accumulo continuo di sedimenti indica condizioni più calme.

La differenza tra i cambiamenti climatici di ieri e di oggi

Analizzando la tempistica dei periodi di iato nell’oceano globale, abbiamo identificato i cicli di iato negli ultimi 65 milioni di anni. I risultati dimostrano che il vigore delle correnti di mare profondo cresce e diminuisce in cicli di 2,4 milioni di anni che coincidono con i cambiamenti nella forma dell’orbita terrestre.

I modelli astronomici suggeriscono che l’interazione tra la Terra e Marte determina un ciclo di 2,4 milioni di anni in cui si alternano periodi di maggiore insolazione e clima più caldo e periodi di minore insolazione e clima più freddo. I periodi più caldi sono correlati a un maggior numero di iati marini profondi, legati a correnti oceaniche profonde più vigorose.

Riscaldamento e correnti profonde
I nostri risultati sono in linea con i recenti dati satellitari e con i modelli oceanici che mappano i cambiamenti a breve termine della circolazione oceanica. Alcuni di questi suggeriscono che il rimescolamento oceanico è diventato più intenso negli ultimi decenni di riscaldamento globale.

Si prevede che i vortici oceanici profondi s’intensifichino in un sistema climatico più caldo ed energico, in particolare alle alte latitudini, con l’aumento della frequenza delle grandi tempeste. Ciò rende più vigoroso il rimescolamento degli oceani profondi.

I gorghi oceanici profondi sono come giganteschi vortici guidati dal vento e spesso raggiungono il fondale marino profondo. Essi provocano l’erosione del fondale marino e grandi accumuli di sedimenti, detti drift conturitici (contourite drift), simili a cumuli di neve.

Marte può mantenere in vita gli oceani?
I nostri risultati estendono queste intuizioni su tempi molto più lunghi. I nostri dati sulle profondità marine, che coprono un arco di 65 milioni di anni, suggeriscono che gli oceani più caldi hanno una circolazione più vigorosa guidata da correnti parassite.

Questo processo potrebbe svolgere un ruolo importante in un futuro più caldo. In un mondo che si riscalda, la differenza di temperatura tra l’equatore e i poli diminuisce. Questo porta a un indebolimento del nastro trasportatore oceanico mondiale.

In questo scenario, le acque superficiali ricche di ossigeno non si mescolerebbero più bene con le acque più profonde, dando potenzialmente origine a un oceano stagnante. I nostri risultati e le nostre analisi sul rimescolamento degli oceani profondi suggeriscono che gorghi oceanici profondi più intensi possono contrastare questo ristagno oceanico.

Il modo in cui l’influenza astronomica Terra-Marte interagirà con i cicli di Milanković più brevi e con l’attuale riscaldamento globale provocato dall’uomo dipenderà in larga misura dalla traiettoria futura delle nostre emissioni di gas serra.