All'inizio di agosto 2017, un team di scienziati dell'Università di San Paolo (USP), l'Università di Campinas (UNICAMP) in Brasile e l'Istituto francese per la ricerca sullo sviluppo (IRD) hanno iniziato a perforare pozzi e ad analizzare i sedimenti rimossi dal cratere Colônia, una depressione situata nelle periferie meridionali della città di San Paolo, con un diametro di 3,6 km, profondità fino a 450 me un'area di 10,2 km ² . Il loro scopo era quello di ricostruire l'ultimo milione di anni della biosfera e del bioma della foresta pluviale atlantica in quell'area.

"L'accumulo di sedimenti è stato possibile in tutto il Quaternario [gli ultimi 2,6 milioni di anni] a causa della forma a conca. I 50 m di sedimento che stiamo campionando conterranno registrazioni degli ultimi 800, da 000 a 1 milione di anni, " ha affermato André Oliveira Sawakuchi. Sawakuchi è un membro del team di progetto e dirige il Gamma Spectrometry &Luminescence Laboratory presso il Geoscience Institute dell'USP.

L'attrezzatura per il laboratorio è stata acquistata con il supporto della São Paulo Research Foundation (FAPESP), e questo laboratorio è una delle strutture in cui verranno analizzati i materiali. "L'analisi verrà effettuata nei laboratori dell'USP e in paesi come la Svizzera, Francia, gli Stati Uniti e la Germania, " disse Marie-Pierre Ledru, un ricercatore all'IRD, che condivide il coordinamento del progetto con Sawakuchi.

I ricercatori stanno analizzando i nuclei per eventuali microbi, polline, isotopi, gas serra e alghe, così come per altri oggetti intrappolati nel sedimento. Tutto questo è la prova delle variazioni nella quantità di luce solare ricevuta dal pianeta che ha causato i numerosi cicli glaciali-interglaciali nella storia del pianeta e gli impatti dei periodi umido e secco sulla foresta pluviale atlantica.

"Le domande a cui cerchiamo di rispondere hanno a che fare con questi cicli naturali che fanno parte del clima terrestre. Negli ultimi 800, 000 anni, ci sono state glaciazioni circa ogni 100, 000 anni. Il nostro progetto di ricerca ha diversi fronti, e otterremo un'analisi ad ampio raggio di questo periodo, "ha detto Patricia Roeser, un altro membro del team del progetto e un ricercatore presso il Centro europeo per la ricerca e l'istruzione in geoscienze ambientali (CEREGE) in Francia.

I campioni di sedimenti raccolti dal cratere Colônia sono molto ricchi di informazioni su ciò che è accaduto nell'area e su come il bioma della foresta pluviale atlantica ha risposto ai cambiamenti climatici. Analizzando i composti organici e gli isotopi (forme di elementi chimici) nel sedimento, i ricercatori possono determinare molto sul tipo di copertura vegetale e persino sulla composizione della pioggia caduta migliaia di anni fa.

"Le piante assorbono gli isotopi dell'idrogeno dalla pioggia, quindi le vestigia di piante intrappolate nel sedimento rappresentano una sorta di archivio climatico, " Ha detto Sawakuchi. Un'altra fonte di informazioni sul passato della foresta pluviale atlantica è il polline trovato nei nuclei di sedimenti, da cui gli scienziati possono trarre conclusioni sulla diversità della flora.

L'analisi dei gas intrappolati nei pori del sedimento consente di indagare le comunità microbiche del sottosuolo, che producono gas serra come anidride carbonica e metano.

"Ricerche di questo tipo sono state fatte per le foreste temperate, ma pochissime aree tropicali sono state studiate in questo modo, " dice Ledru. "Le informazioni ottenute si riferiscono non solo alla foresta stessa ma anche alla quantità di pioggia e ai periodi di siccità e pioggia più intense".

Il progetto si svolge in tre fasi. Il primo è la perforazione e la raccolta di campioni di carote. Il secondo è l'analisi dei gas serra e della microbiologia. "Il sito di perforazione è a 100 m dal nostro mini-laboratorio. Il materiale arriva al mini-laboratorio, dove i campioni sono suddivisi in sottocampioni più piccoli. Dobbiamo farlo velocemente per evitare la contaminazione. I campioni vengono poi spediti a ricercatori in diversi paesi, " disse Roeser, chi è responsabile dell'analisi in situ.

Questa terza fase prevede l'analisi di residui come isotopi, polline e alghe da esperti presso centri di ricerca in diversi paesi. "Dopo di che, i nuclei saranno restituiti in Brasile per la conservazione nell'archivio di USP, " ha detto Ledru. "Si tratta di un progetto interdisciplinare con 17 ricercatori specializzati in diverse aree".

Il progetto di ricerca, chiamato Tropicol, non è il primo a studiare la vegetazione nel cratere della Colônia. L'area è stata studiata fin dagli anni '60, ma l'attenzione iniziale era su come si è formato il cratere, probabilmente da un meteorite. Negli anni '80 sono iniziati gli studi incentrati sul clima e sulla vegetazione.

"Non c'è molta ricerca di questo tipo nel mondo, " ha detto Roeser. "Perforazione profonda continentale per studiare l'attività microbica, a differenza delle indagini oceaniche, iniziata meno di dieci anni fa. I primi risultati hanno mostrato un legame tra cicli glaciali-interglaciali e tipi di comunità microbiche. Siamo curiosi di vedere i risultati delle analisi, il che dimostrerà se questo è il caso anche per il cratere Colonia."

Perforazione nel 2014, nell'ambito del progetto tematico "Dimensions US-BIOTA São Paulo", ha prodotto carote di 14 m di sedimento, registrando gli ultimi 250, 000 anni. In questo caso, gli scienziati hanno scoperto che c'era un lago nel cratere per un lungo periodo. Hanno stimato che il passaggio da un lago a una palude si è verificato circa 120, 000 anni fa.

"Sappiamo che il sedimento è ricco di polline e materia organica, tutto ciò è un buon materiale per studiare l'evoluzione della foresta pluviale atlantica, " Ha detto Sawakuchi. "Un altro fatto interessante è che a profondità inferiori a 11 m, troviamo strati di sedimenti sul fondo del lago. La maggior parte del riempimento sedimentario del cratere è di questo tipo, il che significa che il cratere è stato un lago per gran parte della sua vita."

Il cratere è anche noto per avere uno spessore massimo di 450 m di sedimenti accumulati. "L'obiettivo futuro è scavare per raccogliere carote da questi 450 m, "Sarà poi possibile campionare la roccia del basamento sul fondo del cratere per definire se sia stata davvero causata dall'impatto di un meteorite", ha detto Ledru. Le immagini satellitari del cratere non lasciano dubbi, ma questo studio porterà conferma dalla roccia, " disse Ledru.

Ha aggiunto che il materiale raccolto dal cratere può essere utilizzato in nuovi studi riguardanti il ​​cambiamento climatico e la foresta pluviale atlantica.

"Per ricerche future, ci interessa studiare come i cambiamenti dell'energia solare influiscano sulla biodiversità, creando processi di estinzione ed emergenza di specie. Questi processi sono ancora poco conosciuti. Non abbiamo risposte sui processi di estinzione naturale, e attualmente stiamo vivendo un'estinzione di massa in gran parte causata dagli umani, " disse Ledru.

Il pianeta sta attraversando una nuova fase del ciclo solare, in cui l'attività del Sole diventa più intensa ad intervalli di circa 11 anni, mentre allo stesso tempo, i gas serra sono a livelli elevati. "Sarà importante determinare gli effetti di queste variazioni dell'energia solare sul sottofondo della foresta tropicale, " Ha detto Ledru. "Possiamo quindi sapere come le variazioni di energia possono influenzare le future estinzioni e le emergenze di specie, creando un collegamento tra il passato e l'era presente in cui l'attività umana sta creando qualcosa di completamente nuovo sulla Terra. È ancora solo una nuova possibilità di ricerca. Studi sui climi, paleoclima e paleobiologia necessitano di diversi indicatori, come quelli catturati nel cratere della Colonia."