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I cambiamenti orbitali della Terra potrebbero aver innescato un antico riscaldamento globale

Un nuovo studio che combina dati astronomici e geologici suggerisce una concausa astronomica per il riscaldamento climatico estremo di 56 milioni di anni fa.

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Di Jim Daley per Scientific American

Circa 56 milioni di anni fa, durante la transizione tra il Paleocene e l’Eocene, la Terra ebbe la febbre. In un arco di poco più di 20.000 anni enormi quantità di anidride carbonica fluirono nell’atmosfera e le temperature medie salirono da cinque a otto gradi Celsius. Il pianeta si trasformò. Coccodrilli si crogiolavano sulle spiagge dell’Artico cosparse di palme e paludi, mentre le latitudini centrali erano in gran parte coperte da giungle estremamente umide.

Tali eventi “ipertermali” vanno e vengono periodicamente nella storia della Terra, ma questo fu particolarmente intenso per ragioni poco chiare. Per decenni, i ricercatori sono rimasti perplessi su ciò che scatenò questo massimo termico del paleocene-eocene (PETM), scrutando attraverso le lenti del passato per comprendere meglio il riscaldamento attuale del nostro pianeta. Un’impennata delle eruzioni vulcaniche probabilmente ha avuto un ruolo, forse aiutate da un impatto di comete. Ma un nuovo studio suggerisce che la PETM potrebbe essere stata provocata da sottili cambiamenti nell’orbita terrestre attorno al Sole.

Determinare dove la Terra era decine di milioni di anni fa è un problema sorprendentemente spinoso, perché il Sole e i suoi pianeti formano un sistema caotico, in cui minuscoli cambiamenti orbitali possono, nel tempo, ingigantirsi in enormi effetti. I migliori modelli di movimenti planetari degli astronomi non possono andare indietro nel tempo di 50 milioni di anni.

I geologi possono aiutare cercando indizi sul paleoclima della Terra negli antichi sedimenti del fondo marino e usando quei dati per estrapolare informazioni sulla posizione passata del pianeta, rispetto al Sole. Nel nuovo studio, pubblicato su Science, Richard Zeebe, un paleoceanografo dell’Università delle Hawaii a Manoa, e Lucas Lourens, geoscienziato dell’Università di Utrecht in Olanda, hanno combinato dati astronomici e geologici riuscendo a portare indietro di altri 8 milioni di anni il dettaglio della nostra conoscenza della posizione della Terra, collegando l’inizio del PETM con un ciclo più ampio di cambiamento orbitale.



Dato un innesco orbitale per la PETM e la forte evidenza di stimolazione orbitale dei successivi ipertermali, non è necessario nessun altro innesco“, afferma Zeebe.

UN OROLOGIO DA 405.000 ANNI

L’orbita terrestre è eccentrica, nel senso che è cambiata ripetutamente nel tempo. Spinta dalla gravità di Giove, Marte, Venere e altri pianeti, l’inclinazione assiale e la precessione del nostro mondo è sempre in lento spostamento. E la sua orbita scivola tra percorsi circolari ed ellittici in cicli complessi attraverso i millenni.

Un ciclo in particolare, con una durata di 405.000 anni, aiuta i geologi a calibrare la dinamica planetaria usando i registri dei sedimenti: come un orologio. Quando questo ciclo ha avvicinato la Terra al Sole, il clima si è riscaldato, lasciando dietro di sé le prove deposte nella roccia.

Nel loro studio, Zeebe e Lourens hanno esaminato le registrazioni geologiche per identificare i cicli di eccentricità orbitale, calcolando una nuova soluzione astronomica per le posizioni e le velocità dei pianeti in passato e verificandola confrontandola con i sedimenti dei fondali oceanici dell’Oceano Atlantico. “Abbiamo trovato una partita straordinaria“, afferma Zeebe. “La documentazione geologica e il nostro calcolo sembrano essere coincidenti fino a 58 milioni di anni fa“. In particolare, i calcoli di Zeebe e Lourens mostrano che il PETM è iniziato attorno ad uno dei cicli di 405.000 anni, che segue gli eventi ipertermali del passato, suggerendo che sia stato avviato dalla dinamica planetaria.

Aspettavamo che qualcuno facesse qualcosa del genere da un po’ di tempo“, commenta Linda Hinnov, paleoclimatologa della George Mason University, che non era coinvolta nello studio. Dice che capire quale delle tante soluzioni astronomiche proposte per la dinamica planetaria si adatta ai dati geologici è la chiave per capire dove stava la Terra più di 50 milioni di anni fa. Il nuovo studio potrebbe fornire una base di partenza  per spingere la conoscenza della posizione orbitale della Terra ancora più indietro nel tempo, aggiunge.

IL DIBATTITO IPERTERMALE SI RISCALDA

Paul Olsen, paleontologo della Columbia University, che non faceva parte del lavoro, afferma che la conclusione che lega il PETM alle dinamiche orbitali è fondata. “Per molto tempo, sembrava che il PETM fosse qualcosa di super speciale e non rientrasse nella categoria dell’essere stimolato dalla meccanica celeste, perché sembrava che non cadesse su uno di questi picchi [405.000 anni]“, spiega.

Ma Olsen non è ancora pronto alle conclusioni su ciò che ha scatenato il PETM. Secondo lui, i picchi di temperatura raggiunti in questo evento rispetto ad altre fasi ipertermali che si sono verificati anche su cicli di 405.000 anni solleva la questione del perché questo sia stato molto più estremo. “Che cosa lo ha reso diverso?” Chiede, osservando che le ipotesi su cometa e vulcano vanno ancora considerate.

Jessica Whiteside, paleontologa molecolare dell’Università di Southampton in Inghilterra, che non era coinvolta nello studio, afferma che una confluenza di condizioni sulla Terra al confine Paleocene-Eocene potrebbe aver collaborato con la dinamica orbitale a spingere il riscaldamento del PETM a tali estremi. “Penso che [ciò che ha causato] l’impulso iniziale di anidride carbonica sia ancora da capire“, afferma.

Qualunque cosa sia stata responsabile dell’impennata del biossido di carbonio che ha preceduto il PETM, l’evento – e l’aumento delle temperature globali che ne sono seguite – sono il miglior analogo nella documentazione degli strati geologici dell’attuale riscaldamento globale causato dall’uomo.

Ciò non significa che modifiche orbitali stiano giocando un ruolo nel cambiamento climatico antropogenico, afferma Zeebe. In effetti, gli esseri umani rilasciano carbonio nell’atmosfera molto più velocemente di quanto si sia verificato al tempo del PETM, il che significa che i suoi impatti potrebbero essere più gravi. Ovviamente, le configurazioni orbitali oggi sono molto diverse rispetto a 56 milioni di anni fa“, afferma, “e in termini di futuri cambiamenti climatici, ci sono poche aspettative che la forzatura orbitale lo ridurrà o mitigherà“.

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