Cosa ha causato il più grande evento di glaciazione nella storia della Terra, nota come "Terra palla di neve"? Geologi e climatologi hanno cercato la risposta per anni, ma la causa principale del fenomeno rimane sfuggente.

Ora, I ricercatori dell'Università di Harvard hanno una nuova ipotesi su cosa abbia causato la glaciazione incontrollata che ha coperto di ghiaccio la Terra da un polo all'altro.

La ricerca è pubblicata su Lettere di ricerca geofisica .

I ricercatori hanno individuato l'inizio di quello che è noto come l'evento palla di neve di Sturtian a circa 717 milioni di anni fa:più o meno 100, 000 anni. In quel periodo, un enorme evento vulcanico ha devastato un'area dall'attuale Alaska alla Groenlandia. Coincidenza?

I professori di Harvard Francis Macdonald e Robin Wordsworth pensavano di no.

"Sappiamo che l'attività vulcanica può avere un effetto importante sull'ambiente, quindi la grande domanda era, come sono collegati questi due eventi, " ha detto McDonald, il John L. Loeb Professore Associato di Scienze Naturali.

All'inizio, Il team di Macdonald pensava che la roccia basaltica, che si scompone in magnesio e calcio, interagisse con la CO2 nell'atmosfera e causasse il raffreddamento. Però, se così fosse, il raffreddamento sarebbe avvenuto nel corso di milioni di anni e la datazione radioisotopica delle rocce vulcaniche nel Canada artico suggerisce una coincidenza molto più precisa con il raffreddamento.

Macdonald si rivolse a Wordsworth, che modella i climi dei pianeti non terrestri, e ha chiesto:gli aerosol emessi da questi vulcani potrebbero aver raffreddato rapidamente la Terra?

La risposta:sì, nelle giuste condizioni.

"Non è unico avere grandi province vulcaniche in eruzione, "disse Wordsworth, assistente professore di Scienze Ambientali e Ingegneria presso la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Science. "Questi tipi di eruzioni si sono verificati più e più volte nel corso del tempo geologico, ma non sono sempre associati a eventi di raffreddamento. Quindi, la domanda è, cosa ha reso questo evento diverso?"

Studi geologici e chimici di questa regione, conosciuta come la grande provincia ignea di Franklin, ha mostrato che le rocce vulcaniche eruttavano attraverso sedimenti ricchi di zolfo, che sarebbe stato spinto nell'atmosfera durante l'eruzione sotto forma di anidride solforosa. Quando l'anidride solforosa entra negli strati superiori dell'atmosfera, è molto bravo a bloccare la radiazione solare. L'eruzione del 1991 del Monte Pinatubo nelle Filippine, che ha sparato in aria circa 10 milioni di tonnellate di zolfo, ha ridotto le temperature globali di circa 1 grado Fahrenheit per un anno.

L'anidride solforosa è più efficace nel bloccare la radiazione solare se supera la tropopausa, il confine che separa la troposfera e la stratosfera. Se raggiunge questa altezza, è meno probabile che venga riportato sulla terra in precipitazioni o mescolato con altre particelle, estendendo la sua presenza nell'atmosfera da circa una settimana a circa un anno. L'altezza della barriera della tropopausa dipende tutto dal clima di fondo del pianeta:più freddo è il pianeta, più bassa è la tropopausa.

"Nei periodi della storia della Terra in cui era molto caldo, il raffreddamento vulcanico non sarebbe stato molto importante perché la Terra sarebbe stata schermata da questo caldo, alta tropopausa, " ha detto Wordsworth. "In condizioni più fresche, La Terra diventa particolarmente vulnerabile ad avere questo tipo di perturbazioni vulcaniche del clima".

"Ciò che i nostri modelli hanno dimostrato è che il contesto e lo sfondo contano davvero, " ha detto McDonald.

Un altro aspetto importante è dove i pennacchi di anidride solforosa raggiungono la stratosfera. A causa della deriva dei continenti, 717 milioni di anni fa, la grande provincia ignea di Franklin dove avvennero queste eruzioni era situata vicino all'equatore, il punto di ingresso per la maggior parte della radiazione solare che mantiene calda la Terra.

Così, un gas efficace che riflette la luce è entrato nell'atmosfera nella posizione e all'altezza giuste per causare il raffreddamento. Ma era necessario un altro elemento per formare lo scenario perfetto della tempesta. Dopotutto, l'eruzione del Pinatubo aveva qualità simili ma il suo effetto di raffreddamento è durato solo circa un anno.

Le eruzioni che lanciavano zolfo nell'aria 717 milioni di anni fa non erano esplosioni una tantum di singoli vulcani come Pinatubo. I vulcani in questione si estendevano per quasi 2, 000 miglia attraverso il Canada e la Groenlandia. Invece di eruzioni singolarmente esplosive, questi vulcani possono eruttare in modo più continuo come quelli delle Hawaii e dell'Islanda di oggi. I ricercatori hanno dimostrato che circa un decennio di eruzioni continue da questo tipo di vulcani avrebbe potuto versare abbastanza aerosol nell'atmosfera da destabilizzare rapidamente il clima.

"Il raffreddamento dagli aerosol non deve congelare l'intero pianeta; deve solo portare il ghiaccio a una latitudine critica. Poi il ghiaccio fa il resto, " ha detto McDonald.

Più ghiaccio, più luce solare viene riflessa e più freddo diventa il pianeta. Una volta che il ghiaccio raggiunge le latitudini intorno all'attuale California, il ciclo di feedback positivo prende il sopravvento e l'effetto valanga inarrestabile è praticamente inarrestabile.

"È facile pensare al clima come a questo immenso sistema molto difficile da cambiare e per molti versi è vero. Ma ci sono stati cambiamenti molto drammatici in passato e ci sono tutte le possibilità che un cambiamento così improvviso possa accadere in futuro come bene, " ha detto Wordsworth.

Capire come si verificano questi drammatici cambiamenti potrebbe aiutare i ricercatori a capire meglio come si sono verificate le estinzioni, come gli approcci di geoingegneria proposti possono avere un impatto sul clima e come i climi cambiano su altri pianeti.

"Questa ricerca mostra che dobbiamo allontanarci da un semplice paradigma di esopianeti, solo pensando a condizioni di equilibrio stabile e zone abitabili, " ha detto Wordsworth. "Sappiamo che la Terra è un luogo dinamico e attivo che ha avuto transizioni brusche. Ci sono tutte le ragioni per credere che rapide transizioni climatiche di questo tipo siano la norma sui pianeti, piuttosto che l'eccezione".