La prima autrice dello studio, la geologa Adriana Dutkiewicz, indica uno dei siti di campionamento lungo una dorsale che mostra la discontinuità della successione stratigrafica. Crediti: Università di Sydney
Per i geologi gli strati di sedimento roccioso sono come le pagine di un libro di storia: ognuna racconta le vicende di un’epoca diversa. Nel caso dei sedimenti, di un’epoca diversa del nostro pianeta. Prodotti nell’arco di miliardi di anni per deposizione di materiale di varia natura, questi strati possono raccontare, ad esempio, la storia del clima. Ma non solo. La stratigrafia del sedimento può dirci anche se il clima è stato influenzato, nel corso delle ere geologiche, da fattori come le variazioni orbitali della Terra, producendo i cosiddetti cicli astronomici – come i cicli di Milanković.
Proviamo a illustrare – semplificandola molto – la relazione che lega il clima, le oscillazioni dell’orbita terrestre e la sedimentazione su tempi scala geologici: le variazioni cicliche dell’orbita del nostro pianeta provocano variazioni dell’insolazione; queste variazioni, ripercuotendosi sul clima, modificano il moto delle correnti oceaniche, che a loro volta controllano il processo di sedimentazione. Ciclostratigrafia orbitale: è così che si chiama la disciplina che si occupa dello studio di questa relazione. Utilizzando tecniche tipiche della ciclostratigrafia, un team di geologi guidati dall’Università di Sydney e dall’Università della Sorbona ha ora scoperto un nuovo ciclo astronomico. Un ciclo della durata milioni di anni durante il quale la Terra sperimenta variazioni climatiche che sarebbero dovute alle interazioni del pianeta con Marte.
Per giungere a questa conclusione, i ricercatori hanno utilizzato i dati di ben 370 campioni di sedimento roccioso di origine oceanica, che coprono circa 70 milioni di anni di storia della Terra. I campioni oggetto dello studio provengono da 293 “carote” prelevate dai cosiddetti iati, discontinuità nella successione stratigrafica dovute all’arresto della deposizione, che rappresentano un segno di importanti cambiamenti nella circolazione oceanica e, come conseguenza, di profonde perturbazioni climatiche. Le discontinuità negli strati dei sedimenti sono infatti la firma di forti correnti oceaniche, mentre un continuo accumulo di questi indica una circolazione oceanica più calma.
L’obiettivo dei ricercatori era di comprendere come la forza delle correnti marine profonde cambiasse nel tempo. Per farlo hanno esaminato l’erosione del sedimento roccioso derivante da eventuali variazioni della forza delle correnti. Analizzando i dati dei carotaggi prelevati da centinaia di siti sparsi in tutto il mondo alla ricerca di indicatori di parametri paleoclimatici – quelli che gli addetti ai lavori chiamano proxies – e mediante analisi statistiche di serie temporali, i ricercatori hanno trovato un raggruppamento di discontinuità che copriva un periodo di 2,4 milioni di anni: la prova di un “grande ciclo astronomico”, come chiamano gli astronomi queste lunghe finestre temporali, durante il quale la Terra sperimenta una circolazione oceanica profonda più vigorosa. Un ciclo astronomico alla cui base ci sarebbe la risonanza orbitale tra Marte e la Terra.
«Siamo rimasti sorpresi di trovare questi cicli di 2,4 milioni di anni nei dati provenienti da sedimenti rocciosi di acque profonde», dice a questo proposito Adriana Dutkiewicz dell’Università di Sydney, prima autrice dello studio pubblicato ieri su Nature Communications. «C’è solo un modo per spiegarli», aggiunge la ricercatrice: «collegarli a cicli di interazione tra Marte e Terra in orbita attorno al Sole». I risultati dello studio indicano infatti che il ciclo di discontinuità di 2,4 milioni di anni corrisponde a un ciclo di eccentricità di pari durata relativo alla precessione dei perieli della Terra e di Marte.
«I campi gravitazionali dei due pianeti nel Sistema solare interferiscono l’uno con l’altro», spiega lo scienziato dell’Università di Sydney Dietmar Müller, tra gli autori della pubblicazione. «Questa interazione, chiamata risonanza, cambia l’eccentricità planetaria, che è una misura di quanto le loro orbite siano vicine all’essere circolari».
La mappa dei siti scientifici da cui provengono i campioni di sedimento utilizzati nello studio. Le “carote” sono state prelevate nell’ambito del Deep-Sea Drilling Project. Crediti: Dutkiewicz at al., Nature Communications, 2024
Ma che cosa significa tutto ciò per la Terra? Secondo gli astronomi, questa interazione comporta una maggiore radiazione solare incidente, che è responsabile di climi più caldi. E poiché i climi più caldi sono collegati a oceani più caldi, in questi periodi lunghi 2,4 milioni di anni, osservano i ricercatori, si producono forti correnti oceaniche. Questi movimenti di grandi masse d’acqua ed energia sarebbero guidati da vortici oceanici profondi, giganteschi mulinelli – eddies, in inglese– che possono arrivare anche a 6500 metri di profondità. Vortici che porterebbero all’erosione del fondale marino e a grandi accumuli di sedimenti chiamati contouriti.
Secondo i ricercatori, inoltre, è possibile che questi mulinelli possano in parte mitigare la stagnazione degli oceani che potrebbe essere causata dal rallentamento della circolazione di ribaltamento meridionale dell’Atlantico, il principale sistema di correnti dell’oceano Atlantico che guida la Corrente del Golfo e mantiene i climi temperati in Europa.
«I nostri dati suggeriscono che gli oceani più caldi hanno una circolazione profonda più vigorosa», sottolinea Dutkiewicz. «Ciò eviterà potenzialmente che l’oceano diventi stagnante anche se la circolazione di ribaltamento meridionale dell’Atlantico rallenta o si ferma del tutto».
Oltre ai ben noti cicli astronomici con periodi di 19mila, 23mila, 41mila, 100mila e 400mila anni che scandiscono il clima della Terra, i cosiddetti cicli di Milanković, i sedimenti contengono dunque anche tracce di questo “grande ciclo” dal periodo molto più lungo. Un ciclo che, come altri del suo genere, è legato a cambiamenti delle correnti oceaniche e del paleoclima terrestre. Gli autori sperano che la scoperta di questo ciclo possa aiutare gli scienziati a costruire in futuro modelli climatici migliori.
Per saperne di più:
- Leggi su Nature Communications l’articolo “Deep-sea hiatus record reveals orbital pacing by 2.4 Myr eccentricity grand cycles” di Adriana Dutkiewicz, Slah Boulila e R. Dietmar Müller