In un batter d’occhio geologico, quasi 600 milioni di anni fa, un’enorme era glaciale ha alterato radicalmente il clima del pianeta, dando vita a quella che viene definita “Terra a palla di neve“, nota anche come periodo criogeniano, che limitò gravemente l’approvvigionamento di ossigeno sul pianeta.
Gli scienziati dell’Università di Southampton hanno proposto che i cambiamenti nell’orbita terrestre potrebbero aver permesso alla vita complessa di emergere e prosperare durante l’episodio climatico più ostile che il pianeta abbia mai vissuto.
“Lo studio delle glaciazioni della Terra Palla di neve può dirci quanto le condizioni di abitabilità del pianeta possono peggiorare, nel qual caso la vita come la conosciamo probabilmente non sopravvivrebbe“, afferma la geologa Linda Sohl del Center for Climate Systems Research della Columbia University e del Goddard Institute for Space Studies della NASA.
I ricercatori di Southampton – lavorando con i colleghi dell’Accademia cinese delle scienze, della Curtin University, dell’Università di Hong Kong e dell’Università di Tubinga – hanno studiato una successione di rocce depositate quando la maggior parte della superficie terrestre era ricoperta di ghiaccio durante questa grave glaciazione durata oltre 50 milioni di anni.
Terra a palla di neve, la vita ha evitato un collo di bottiglia
“Una delle sfide fondamentali per la teoria della Terra Palla di neve è capire come la vita abbia resistito“, afferma il dott. Thomas Gernon, professore associato di Scienze della Terra presso l’Università di Southampton e coautore dello studio.
“Quindi, o non è successo, o la vita in qualche modo ha evitato un collo di bottiglia durante la grave glaciazione“.
‘Pompa di ossigeno glaciale’: tasche di ossigeno negli oceani?
Uno studio precedente del 2019 condotto da ricercatori della McGill University ha scoperto che l’acqua di disgelo dei ghiacciai ha creato sacche di ossigeno negli oceani, che hanno permesso alla vita di prosperare fino alla fine dell’era glaciale e e di poter poi riemergere.
“L’evidenza suggerisce che sebbene gran parte degli oceani durante il congelamento profondo è diventata inabitabile a causa della mancanza di ossigeno, nelle aree in cui la calotta di ghiaccio galleggiava c’era una fornitura critica di acqua di fusione ossigenata“, ha detto l’autore principale dello studio, Maxwell Lechte.
“Questa tendenza può essere spiegata da ciò che chiamiamo ‘pompa di ossigeno glaciale’; le bolle d’aria intrappolate nel ghiaccio glaciale vengono rilasciate nell’acqua mentre si scioglie, arricchendola di ossigeno”.
Un legame tra la Terra a palla di neve e l’evoluzione animale?
“Il fatto che il congelamento globale si sia verificato prima dell’evoluzione di animali complessi suggerisce un legame tra la Terra a palla di neve e l’evoluzione animale“, ha aggiunto Lechte.
“Queste dure condizioni avrebbero potuto stimolare la loro diversificazione in forme più complesse”.
Il team di ricerca di Southhampton si è avventurato nell’entroterra del Sud Australia, dove ha preso di mira unità di rocce glaciali spesse chilometri formatesi circa 700 milioni di anni fa.
A quel tempo, l’Australia si trovava più vicino all’equatore, noto oggi per i suoi climi tropicali. Le rocce studiate, tuttavia, mostrano prove inequivocabili che le calotte glaciali si estendevano fino all’equatore in quel momento, fornendo prove convincenti che la Terra era completamente ricoperta da un guscio ghiacciato.
“Formazioni di ferro fasciate”
Il team ha concentrato la propria attenzione sulle “Banded Iron Formations”, rocce sedimentarie costituite da strati alternati di materiale ricco di ferro e di materiale ricco di silice. Queste rocce sono state depositate nell’oceano coperto di ghiaccio vicino a colossali calotte di ghiaccio.
Durante la glaciazione della Terra a palla di neve, l’oceano ghiacciato sarebbe stato completamente isolato dall’atmosfera. Senza il normale scambio tra il mare e l’aria, molte variazioni climatiche che normalmente si verificano semplicemente non ci sarebbero state.
“Sfida sedimentaria” all’ipotesi della Terra a palla di neve
“Questa è stata chiamata la ‘sfida sedimentaria’ all’ipotesi Snowball“, afferma il professor Ross Mitchell, professore all’Accademia cinese delle scienze a Pechino, in Cina e autore principale dello studio.
“Gli strati rocciosi altamente variabili sembrano mostrare cicli che assomigliavano molto ai cicli climatici associati all’avanzamento e al ritiro delle calotte glaciali“. Si pensa che tale variabilità sia in contrasto con una Terra a palla di neve statica in cui l’intero oceano era ricoperto di ghiaccio.
“Il ferro proviene da bocche idrotermali sul fondo del mare“, ha aggiunto Gernon. “Normalmente, l’atmosfera ossida immediatamente il ferro, quindi le formazioni di ferro a bande in genere non si accumulano. Ma durante la Palla di neve, con l’oceano tagliato fuori dall’aria, il ferro è stato in grado di accumularsi abbastanza per formare le bande.
Prove conservate per quasi tutti i cicli orbitali della Terra
Utilizzando la suscettibilità magnetica, una misura della magnetizzazione delle rocce quando esposte a un campo magnetico, il team ha scoperto che gli archivi di rocce stratificate conservano prove per quasi tutti i cicli orbitali.
L’orbita della Terra intorno al Sole cambia forma e anche l’inclinazione e l’oscillazione dell’asse di rotazione terrestre subiscono cambiamenti ciclici. Questi cicli astronomici modificano la quantità di radiazione solare in entrata che raggiunge la superficie terrestre e, così facendo, controllano il clima.
“Anche se il sistema climatico della Terra si è comportato in modo molto diverso durante la Terra a palla di neve, le variazioni orbitali della Terra hanno continuato a fare le loro cose“, spiega Mitchell.
I ricercatori hanno concluso che i cambiamenti nell’orbita terrestre hanno permesso la crescita e la diminuzione delle calotte glaciali, consentendo lo sviluppo di regioni periodiche prive di ghiaccio sulla Terra a palla di neve.
“Questa scoperta risolve una delle principali controversie con l’ipotesi della Terra a palla di neve: l’osservazione di lunga data di una significativa variabilità sedimentaria durante le glaciazioni della Terra a palla di neve è apparsa in contrasto con una riduzione così estrema del ciclo idrologico“, ha spiegato Mitchell.
Dubbi su un’ipotesi orbitale “a palla di neve”
“È noto fin dalla metà degli anni ’60 da antiche strutture del permafrost come i cunei di sabbia poligonali e dai mari di sabbia (eolianiti) che vaste aree terrestri erano prive di ghiaccio durante l’una o l’altra glaciazione criogeniana nel nord-est di Laurentia, nell’Africa occidentale e nell’Australia meridionale“, ha commentato Paul Hoffman, Sturgis Hooper Professor Emeritus of Geology all’Università di Harvard.
“Quindi non mi è chiaro dalle nuove prove geologiche a supporto delle simulazioni numeriche che le calotte glaciali delle palle di neve fossero sensibili alla forzatura orbitale cambia il quadro per quanto riguarda gli ecosistemi delle palle di neve o la loro evoluzione“.
I risultati del team aiutano a spiegare l’enigmatica presenza di rocce sedimentarie di questa età che mostrano prove di acqua che scorre sulla superficie terrestre quando quest’acqua avrebbe dovuto essere rinchiusa in lastre di ghiaccio.
Gernon afferma: “Questa osservazione è importante, perché ora si sa che la vita multicellulare complessa ha avuto origine durante questo periodo di crisi climatica, ma in precedenza non riuscivamo a spiegare perché”.
“Il nostro studio indica l’esistenza di ‘oasi’ prive di ghiaccio nell’oceano palla di neve che hanno fornito un santuario alla vita animale per sopravvivere all’evento climatico più estremo nella storia della Terra“, ha concluso Gernon.