Gli scienziati che scavano in profondità nelle antiche rocce nel deserto dell'Arizona affermano di aver documentato uno spostamento graduale dell'orbita terrestre che si ripete regolarmente ogni 405, 000 anni, svolgere un ruolo nelle oscillazioni climatiche naturali. Gli astrofisici hanno a lungo ipotizzato che il ciclo esista sulla base di calcoli della meccanica celeste, ma gli autori della nuova ricerca hanno trovato la prima prova fisica verificabile. Hanno dimostrato che il ciclo è stato stabile per centinaia di milioni di anni, da prima dell'avvento dei dinosauri, ed è attivo ancora oggi. La ricerca potrebbe avere implicazioni non solo per gli studi sul clima, ma la nostra comprensione dell'evoluzione della vita sulla Terra, e l'evoluzione del Sistema Solare. Appare questa settimana nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

Per decenni gli scienziati hanno ipotizzato che l'orbita della Terra intorno al sole vada da quasi circolare a circa il 5% ellittica, e ritorno ogni 405, 000 anni. Si ritiene che lo spostamento derivi da una complessa interazione con le influenze gravitazionali di Venere e Giove, insieme ad altri corpi nel Sistema Solare mentre girano tutti intorno al Sole come una serie di hula-hoop rotanti, a volte più vicini l'uno all'altro, a volte ulteriormente. Gli astrofisici ritengono che il calcolo matematico del ciclo sia affidabile fino a circa 50 milioni di anni, ma dopo, il problema diventa troppo complesso, perché sono in gioco troppi movimenti di spostamento.

"Ci sono altri, più corto, cicli orbitali, ma quando guardi nel passato, è molto difficile sapere con chi hai a che fare in qualsiasi momento, perché cambiano nel tempo, " ha detto l'autore principale Dennis Kent, un esperto di paleomagnetismo presso il Lamont-Doherty Earth Observatory della Columbia University e la Rutgers University. "La bellezza di questo è che sta da solo. Non cambia. Tutti gli altri si muovono su di esso."

La nuova prova si trova entro 1, Nuclei di roccia lunghi 500 piedi che Kent e i suoi coautori hanno perforato da una collina nel Parco nazionale della foresta pietrificata in Arizona nel 2013, più i precedenti nuclei profondi della periferia di New York e del New Jersey. Le rocce dell'Arizona nello studio si sono formate durante il tardo Triassico, tra 209 milioni e 215 milioni di anni fa, quando l'area era ricoperta da fiumi tortuosi che depositavano sedimenti. Intorno a questo periodo, i primi dinosauri iniziarono ad evolversi.

Gli scienziati hanno individuato l'età delle rocce dell'Arizona analizzando strati di cenere vulcanica intervallati contenenti radioisotopi che decadono a una velocità prevedibile. All'interno dei sedimenti, hanno anche rilevato ripetute inversioni di polarità del campo magnetico del pianeta. Il team ha quindi confrontato questi risultati con i nuclei New York-New Jersey, che penetrava nei vecchi fondali lacustri e nei suoli che conservano segni squisitamente conservati dell'alternanza di periodi umidi e secchi durante quella che si credeva fosse la stessa epoca.

Kent e Olsen hanno a lungo sostenuto che i cambiamenti climatici visualizzati nelle rocce di New York-New Jersey erano controllati dal 405, Ciclo di 000 anni. Però, non ci sono strati di cenere vulcanica lì per fornire date precise. Ma quei nuclei contengono inversioni di polarità simili a quelli avvistati in Arizona. Combinando i due set di dati, il team ha dimostrato che entrambi i siti si sono sviluppati contemporaneamente, e che il 405, L'intervallo di 000 anni esercita infatti una sorta di controllo principale sulle oscillazioni climatiche. Paleontologo Paul Olsen, coautore dello studio, detto che il ciclo non cambia direttamente il clima; piuttosto intensifica o attenua gli effetti dei cicli a breve termine, che agiscono più direttamente.

I moti planetari che stimolano le oscillazioni climatiche sono noti come cicli di Milankovitch, chiamato per il matematico serbo che li ha elaborati negli anni '20. Ridotto ai termini più semplici, sono costituiti da un 100, Ciclo di 000 anni nell'eccentricità dell'orbita terrestre, simile al grande 405, oscillazione di 000 anni; un 41, Ciclo di 000 anni nell'inclinazione dell'asse terrestre rispetto alla sua orbita attorno al Sole; e un 21, Ciclo di 000 anni causato da un'oscillazione dell'asse del pianeta. Insieme, questi cambiamenti cambiano le proporzioni di energia solare che raggiunge l'emisfero settentrionale, dove si trova la maggior parte della terra del pianeta, durante i diversi periodi dell'anno. Questo a sua volta influenza il clima.

Negli anni '70, gli scienziati hanno dimostrato che i cicli di Milankovitch hanno provocato il riscaldamento e il raffreddamento ripetuti del pianeta, e quindi l'aumento e la diminuzione delle ere glaciali negli ultimi milioni di anni. Ma stanno ancora discutendo sulle incongruenze nei dati in quel periodo, e le relazioni dei cicli con l'aumento e la diminuzione dei livelli di anidride carbonica, l'altro apparente controllo del clima principale. Capire come funzionasse tutto questo in un passato più lontano è ancora più difficile. Per uno, le frequenze dei cicli più brevi sono quasi certamente cambiate nel tempo, ma nessuno può dire esattamente di quanto. Per un altro, i cicli procedono costantemente l'uno contro l'altro. A volte alcuni sono fuori fase con altri, e tendono ad annullarsi a vicenda; ad altri, molti possono allinearsi l'uno con l'altro per avviare improvvisi, drastici cambiamenti. Fare il calcolo di come potrebbero adattarsi tutti insieme diventa più difficile più si va indietro.

Kent e Olsen dicono che ogni 405, 000 anni, quando l'eccentricità orbitale è al suo apice, le differenze stagionali causate da cicli più brevi diventeranno più intense; le estati sono più calde e gli inverni più freddi; tempi secchi più secchi, tempi bagnati più bagnati. Sarà vero il contrario 202, 500 anni dopo, quando l'orbita è più circolare. Durante il tardo Triassico, per ragioni poco conosciute, la Terra era molto più calda di quanto lo sia ora attraverso molti cicli, e c'era poca o nessuna glaciazione. Quindi, il 405, Il ciclo di 000 anni si è manifestato in periodi umidi e secchi fortemente alternati. Le precipitazioni hanno raggiunto il picco quando l'orbita era al suo punto più eccentrico, producendo profondi laghi che hanno lasciato strati di scisto nero nel Nord America orientale. Quando l'orbita era più circolare, le cose si sono prosciugate, lasciando strati di terreno più leggeri esposti all'aria.

Giove e Venere esercitano influenze così forti a causa delle dimensioni e della vicinanza. Venere è il pianeta più vicino a noi, al suo più lontano, solo circa 162 milioni di miglia e approssimativamente simile in massa. Giove è molto più lontano, ma è il pianeta più grande del Sistema Solare, 2,5 volte più grande di tutti gli altri messi insieme.

Linda Hinnov, un professore alla George Mason University che studia il passato profondo, ha affermato che il nuovo studio fornisce supporto a studi precedenti di altri che affermano di aver osservato segni del 405, ciclo di 000 anni ancora più indietro, prima di 250 milioni di anni fa. Tra l'altro, lei disse, "potrebbe portare a nuove intuizioni sulla prima evoluzione dei dinosauri". Ha chiamato i risultati "un nuovo significativo contributo alla geologia, e all'astronomia."

Kent e Olsen affermano che a causa di tutti i fattori in competizione sul lavoro, c'è ancora molto da imparare. "Questa è roba davvero complicata, " ha detto Olsen. "Stiamo usando praticamente lo stesso tipo di matematica per inviare astronavi su Marte, e certo, che funzioni. Ma una volta che inizi a estendere i movimenti interplanetari indietro nel tempo e li colleghi a causa ed effetto nel clima, non possiamo affermare di aver capito come funziona il tutto." Il ritmo metronomico del 405, Il ciclo di 000 anni potrebbe eventualmente aiutare i ricercatori a districare parte di tutto questo, Egli ha detto.

Se ti stavi chiedendo, la Terra è attualmente nella parte quasi circolare del 405, periodo di 000 anni. Che cosa significa per noi? "Probabilmente niente di molto percettibile, " dice Kent. "È piuttosto in fondo alla lista di tante altre cose che possono influenzare il clima su scale temporali che contano per noi." Kent sottolinea che secondo la teoria di Milankovitch, dovremmo essere al culmine di un 20, Tendenza al riscaldamento di circa 000 anni che ha posto fine all'ultimo periodo glaciale; la Terra potrebbe eventualmente ricominciare a raffreddarsi nel corso di migliaia di anni, e possibilmente dirigersi verso un'altra glaciazione. "Potrebbe succedere. Immagino che potremmo aspettare e vedere, " disse Kent. " D'altra parte, tutta la CO2 che stiamo versando nell'aria in questo momento è l'ovvia grande enchilada. Questo sta avendo un effetto che possiamo misurare in questo momento. Il ciclo planetario è un po' più sottile".