Durante gli ultimi 2,6 milioni di anni il clima della Terra è cambiato tra stati glaciali e interglaciali. Come tale, ci sono stati momenti in cui la transizione tra i due stati climatici si è manifestata con periodicità regolare o irregolare. Il ricercatore dell'AWI Peter Köhler ha ora scoperto che l'aspetto irregolare degli interglaciali è stato più frequente di quanto si pensasse in precedenza. Il suo studio fornisce un contributo significativo alla nostra comprensione dei cambiamenti climatici fondamentali della Terra.

Per comprendere il ruolo degli esseri umani nello sviluppo del nostro clima attuale, dobbiamo guardare indietro a lungo, poiché c'è sempre stato un cambiamento climatico, anche se in tempi molto diversi rispetto al cambiamento climatico antropogenico, che è dovuto principalmente all'uso di combustibili fossili negli ultimi 200 anni. Senza umani, per milioni di anni, clima alterato tra stati glaciali e interglaciali per periodi di molte migliaia di anni, principalmente a causa dell'inclinazione della Terra che cambia di pochi gradi con una periodicità di 41, 000 anni. Questo a sua volta cambia l'angolo con cui i raggi del sole colpiscono la Terra, e come tale l'energia che raggiunge il pianeta, soprattutto ad alte latitudini in estate. Però, vi è una forte evidenza che nel corso degli ultimi 2,6 milioni di anni, interglaciali sono stati ripetutamente 'saltati'. L'emisfero settentrionale, in particolare il Nord America, è rimasto congelato per lunghi periodi, nonostante l'angolo di inclinazione assiale sia cambiato a tal punto che più energia solare ha raggiunto nuovamente la Terra durante l'estate, che avrebbe dovuto sciogliere le masse di ghiaccio interne. Ciò significa che l'inclinazione della Terra non può essere l'unica ragione per cui il clima terrestre cambia tra stati glaciali e interglaciali.

Per risolvere l'enigma, i ricercatori del clima stanno studiando più da vicino in quali punti della storia della Terra si sono verificate irregolarità. Insieme ai colleghi dell'Università di Utrecht, il fisico Peter Köhler dell'Alfred Wegener Institute (AWI) ha ora dato un contributo significativo nel fornire un quadro più chiaro della sequenza dei periodi glaciali e interglaciali negli ultimi 2,6 milioni di anni. Fino ad ora, gli esperti pensavano che, soprattutto negli ultimi 1,0 milioni di anni, i periodi glaciali e interglaciali deviarono dal loro 41, ciclo di 000 anni, e che i periodi interglaciali furono saltati, a seguito della quale alcuni periodi glaciali sono durati 80, 0000 o anche 120, 000 anni. "Per il periodo compreso tra 2,6 e 1,0 milioni di anni fa, si presumeva che il ritmo fosse 41, 000 anni, " dice Peter Köhler. Ma come il suo studio, che ora è stato pubblicato sulla rivista scientifica Comunicazioni sulla natura , Spettacoli, ci sono state anche ripetute irregolarità nel periodo compreso tra 2,6 e 1,0 milioni di anni fa.

Lo studio di Köhler è particolarmente interessante perché ha rivalutato un noto set di dati che i ricercatori hanno utilizzato per diversi anni, il set di dati sul clima LR04, ma è arrivato a conclusioni completamente diverse. Questo set di dati consiste in una valutazione globale di carotaggi da sedimenti di acque profonde che hanno milioni di anni, e include misurazioni dalle antiche conchiglie di microscopici, organismi marini unicellulari, i foraminiferi, che si sono depositati sul fondo dell'oceano. I foraminiferi incorporano l'ossigeno dall'acqua di mare nei loro gusci di calcio. Ma nel corso dei millenni, il livello di isotopi di ossigeno specifici, atomi di ossigeno che hanno un numero diverso di neutroni e quindi masse diverse, varia nell'acqua di mare.

¹⁸ O rivela com'era il mondo in passato

Il set di dati LR04 contiene misurazioni del rapporto dell'isotopo dell'ossigeno pesante ¹⁸ O all'accendino ¹⁶ O. Il rapporto di ¹⁸ O/ ¹⁶ O immagazzinato nei gusci dei foraminiferi dipende dalla temperatura dell'acqua. Ma c'è anche un altro effetto che porta a quantità relativamente grandi di ¹⁸ O che si trova nelle conchiglie dei foraminiferi nei periodi glaciali:quando, nel corso di un periodo glaciale, ci sono abbondanti nevicate sulla terra, che porta alla formazione di spesse calotte glaciali, il livello del mare scende:nel periodo studiato, di ben 120 m. Da quando ¹⁸ O è più pesante di ¹⁶ Oh, le molecole d'acqua che contengono questo isotopo pesante evaporano meno facilmente delle molecole che contengono l'isotopo più leggero. Come tale, comparativamente di più ¹⁸ O rimane nell'oceano e il ¹⁸ Il contenuto di O delle conchiglie dei foraminiferi aumenta. "Se prendi il set di dati LR04 al valore nominale, significa sfocare due effetti:l'influenza della temperatura dell'oceano e quella del ghiaccio terrestre, o meglio quello del cambiamento del livello del mare, ", afferma Peter Köhler. "Questo rende incerte le affermazioni sull'alternanza dei periodi glaciali". E c'è un ulteriore fattore:i ricercatori del clima determinano principalmente la sequenza dei periodi glaciali sulla base della glaciazione nell'emisfero settentrionale. Ma usando ¹⁸ O i valori non ci permettono di dire se la glaciazione preistorica si sia verificata principalmente nell'emisfero settentrionale o in Antartide.

Il modello al computer separa i parametri di influenza

Nel tentativo di risolvere questo problema, Köhler e il suo team hanno valutato il set di dati LR04 in un modo completamente diverso. I dati sono stati inseriti in un modello computerizzato che simula la crescita e lo scioglimento delle grandi calotte glaciali continentali. Cosa lo contraddistingue:il modello è in grado di separare l'influenza della temperatura e quella della variazione del livello del mare sul ¹⁸ Oh concentrazione. Per di più, può analizzare con precisione dove e quando cade la neve e il ghiaccio aumenta, più nell'emisfero settentrionale o in Antartide. "I matematici chiamano questa separazione una deconvoluzione, "Köhler spiega, "che il nostro modello è in grado di fornire".

I risultati mostrano che la sequenza di glaciali e interglaciali era irregolare anche nel periodo compreso tra 2,6 e 1,0 milioni di anni fa, una scoperta che potrebbe essere cruciale nei prossimi anni. Nell'ambito del grande progetto UE in corso "BE-OIC (Beyond EPICA Oldest Ice Core)", i ricercatori stanno perforando più in profondità che mai nel ghiaccio antartico. Con la carota di ghiaccio più antica recuperata fino ad oggi, 'EPICA', hanno "solo" viaggiato indietro di circa 800, 000 anni nel passato. L'antico ghiaccio fornisce, tra l'altro, informazioni su quanta anidride carbonica l'atmosfera terrestre conteneva in quel momento. Con 'Beyond EPICA' scaveranno circa 1,5 milioni di anni nel passato. Combinando le misurazioni dell'anidride carbonica con le analisi di Köhler, si possono acquisire preziose intuizioni sulla relazione tra questi due fattori:le fluttuazioni nella sequenza dei glaciali e il contenuto di anidride carbonica nell'atmosfera. E questo può aiutarci a capire la relazione fondamentale tra gas serra e cambiamenti climatici nella storia glaciale della Terra.