Una nuova analisi internazionale dei fossili marini mostra che il riscaldamento degli oceani polari durante l'Eocene, un periodo di serra che offre uno scorcio del potenziale clima futuro della Terra, era maggiore di quanto si pensasse in precedenza.

Studiando la composizione chimica dei foraminiferi fossilizzati, minuscoli animali unicellulari che vivevano in acque tropicali poco profonde, un team di ricercatori ha generato stime precise delle temperature della superficie del mare tropicale e della chimica dell'acqua di mare durante l'Eocene Epoch, 56-34 milioni di anni fa. Utilizzando questi dati, i ricercatori hanno perfezionato le stime di precedenti studi sul foram che hanno catturato le condizioni polari per mostrare che gli oceani tropicali si sono sostanzialmente riscaldati nell'Eocene, ma non tanto quanto gli oceani polari.

È importante sottolineare che quando i moderni modelli climatici - gli stessi utilizzati nei recenti rapporti dell'Intergovernmental Panel on Climate Change delle Nazioni Unite - sono stati eseguiti in condizioni dell'Eocene, molti non hanno potuto replicare questi risultati. Anziché, i modelli hanno costantemente sottovalutato il riscaldamento dell'oceano polare nell'Eocene.

Questa discrepanza può derivare da una lacuna nella nostra comprensione del sistema climatico o da ciò che sappiamo dell'Eocene, ha detto David Evans, l'autore principale dello studio e Leverhulme Research Fellow presso la School of Earth and Environmental Sciences dell'Università di St Andrews. Se si riferisce effettivamente al sistema climatico, aumenta la possibilità che anche le previsioni sul futuro riscaldamento polare siano troppo basse.

"Sì, i tropici si stanno riscaldando ma non si avvicinano allo stesso grado delle regioni polari, "Ha detto Evans. "Questo è qualcosa di cui abbiamo davvero bisogno per essere in grado di capire e replicare nei modelli climatici. Il fatto che molti modelli non siano in grado di farlo al momento è preoccupante".

I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati questa settimana nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

Gli scienziati guardano spesso all'Eocene per capire come la Terra risponde a livelli più elevati di anidride carbonica. Durante l'Eocene, la concentrazione di anidride carbonica nell'atmosfera era superiore a 560 parti per milione, almeno il doppio dei livelli preindustriali, e l'epoca è iniziata con una temperatura media globale di oltre 8 gradi Celsius - circa 14 gradi Fahrenheit - più calda di oggi, raffreddandosi gradualmente nei successivi 22 milioni di anni. Queste caratteristiche rendono l'Eocene un buon periodo in cui mettere alla prova la nostra comprensione del sistema climatico, disse Laura Cotone, coautore di studio e curatore di micropaleontologia presso il Florida Museum of Natural History.

Una delle sfide è stata determinare con precisione la differenza tra le temperature della superficie del mare ai poli e all'equatore durante l'Eocene, con modelli che prevedono differenze maggiori rispetto ai dati suggeriti.

Il team di ricerca ha utilizzato grandi fori del fondo come "paletermometri" per ottenere una lettura della temperatura più precisa. I forami hanno una documentazione fossile eccezionalmente lunga, che copre più di 540 milioni di anni, e sono spesso ben conservati nei sedimenti oceanici. La maggior parte sono abbastanza piccoli da stare nella cruna di un ago - Cotton li descrive come "un'ameba con una conchiglia" - ma erano così abbondanti durante l'Eocene che ci sono intere rocce composte da loro.

"Se guardi le piramidi, sono pieni di queste piccole cose simili a lenticchie - quelli sono forami, " disse Cotton. "Gli antichi greci pensavano che le piramidi fossero fatte dalle lenticchie fossilizzate degli schiavi, ma è solo il calcare di uno di questi depositi che ne è assolutamente pieno."

I forami formano i loro gusci in accordo con le temperature e la chimica dell'oceano, agendo come minuscole capsule del tempo, ciascuno contenente una registrazione precisa della temperatura e della chimica dell'oceano durante la sua vita. I loro gusci sono fatti principalmente di calcio, carbonio e ossigeno. Gli isotopi pesanti del carbonio e dell'ossigeno si legano insieme mentre un foram forma il suo guscio:più fredda è la temperatura, più si legano tra loro.

Analizzando questi isotopi agglomerati da esemplari fossili trovati in India, Indonesia e Tanzania, i ricercatori potrebbero ottenere una lettura accurata della temperatura della superficie del mare attraverso i tropici nell'Eocene. Hanno anche praticato con il laser un piccolo foro in ogni campione per misurare la quantità di magnesio e calcio che si è vaporizzata, rivelando la chimica dell'acqua di mare.

Hanno scoperto che la temperatura della superficie del mare tropicale nell'Eocene era di circa 6 gradi Celsius - circa 10 gradi Fahrenheit - più calda di oggi.

"Questa è stata la prima volta che abbiamo avuto campioni abbastanza buoni e questo metodo era abbastanza noto da poter riunire tutto, "Cotone ha detto.

Il team ha quindi utilizzato il proprio set di dati dai tropici per calcolare a ritroso la temperatura e la chimica degli oceani polari, basandosi su studi precedenti di forum che hanno catturato le condizioni di quelle regioni.

Con questo fattore di correzione in atto, hanno studiato il grado in cui gli oceani polari si sono riscaldati più dei tropici, una caratteristica del sistema climatico nota come amplificazione polare. I loro dati hanno mostrato che la differenza tra le temperature della superficie del mare polare ed equatoriale nell'Eocene era stimata di 20 gradi Celsius, circa 36 gradi Fahrenheit. Oggi la differenza è di 28 gradi Celsius, indicando che le regioni polari sono più sensibili agli aumenti di anidride carbonica atmosferica rispetto ai tropici.

In modo preoccupante, disse Evans, quando il team ha confrontato i propri dati con vari modelli climatici moderni in condizioni dell'Eocene, la maggior parte dei modelli ha sottovalutato l'amplificazione polare di circa il 50 percento.

I due modelli che si sono avvicinati di più alla riproduzione dei dati del team avevano un aspetto chiave in comune:hanno modificato il modo in cui hanno tenuto conto della formazione delle nuvole e della longevità delle nuvole nell'atmosfera, soprattutto nelle regioni polari.

"A noi, che sembra una direzione di ricerca promettente, " ha detto. "Se - ed è un grande se - quella risulta essere la strada giusta da percorrere, che potrebbe giocare nei modelli che usiamo per le nostre previsioni climatiche future".