Grafici dei livelli globali del mare nel periodo del poco compreso Ultimo massimo glaciale (27, 000 a 20, 000 anni fa) in precedenza mostrava calotte glaciali stabili per circa 10, 000 anni prima che il ghiaccio iniziasse lentamente a sciogliersi. Nuova analisi dei primi campioni della Grande Barriera Corallina che coprono il tempo 22, 000 anni fa a 19, 000 anni fa aggiunge finalmente dettagli a quel periodo, fornendo preziose informazioni per modelli di dinamica del clima e della calotta glaciale.

Il gruppo di ricerca, guidato dal professor Yusuke Yokoyama dell'Università di Tokyo, divide ora l'Ultimo Massimo Glaciale in due periodi distinti:

• periodo A-30, 000 a 21, 500 anni fa, il livello del mare era relativamente stabile
• periodo B-21, 000 a 17, 000 anni fa, il livello del mare era instabile con grandi, fluttuazioni rapide

Il rapido calo del livello del mare osservato 21, 000 anni fa è particolarmente sorprendente perché contraddice l'attuale comprensione di questo periodo.

"Questo sfida il paradigma secondo cui le dimensioni del ghiacciaio possono cambiare solo lentamente, perché i rapidi cambiamenti del livello del mare significano che l'acqua deve sciogliersi o congelare rapidamente, " disse Yokoyama, autore principale del documento di ricerca pubblicato in Natura il 26 luglio 2018.

Questi rapidi cambiamenti nelle dimensioni degli antichi ghiacciai sono significativi nel contesto del moderno cambiamento climatico e dei suoi impatti associati.

"Gli attuali modelli di dinamica dei ghiacciai potrebbero essere troppo conservativi. Dovrebbe essere considerata la possibilità di rapidi aumenti o diminuzioni del livello del mare, " disse Yokoyama.

I futuri modelli di previsione del clima sono testati dalla loro capacità di calcolare con precisione i parametri climatici storici che sono verificati da dati campione. Tutto esatto, dati dettagliati sui climi antichi sono punti aggiuntivi per verificare l'accuratezza dei modelli climatici.

"I team di ricerca come il nostro raccolgono dati su come era la Terra, e poi altri gruppi di ricerca usano quei dati per migliorare continuamente i loro modelli del clima futuro, " disse Yokoyama.

"È davvero importante capire le dimensioni e la posizione delle calotte glaciali perché i grandi corpi di ghiaccio agiscono come un congelatore per l'ambiente locale:i ghiacciai cambiano la temperatura e la salinità dell'oceano, che influenzano le condizioni oceaniche. Comprendere gli antichi livelli del mare può rivelare strutture geologiche, come ponti di terra, che avrebbe potuto essere importante per le rotte migratorie o la separazione delle specie, " disse Yokoyama.

Raccolta dalla barriera corallina

Nel 2010, Yokoyama è stato il co-scienziato capo della spedizione 325 del programma internazionale di perforazione oceanica integrata:cambiamenti ambientali della grande barriera corallina. Professore Associato Jody Webster dell'Università di Sydney, School of Geosciences è stato anche co-scienziato capo della spedizione. Il team di ricerca ha trascorso due mesi sulla nave da ricerca lunga 93,6 metri (102 iarde) Greatship Maya raccolta di campioni fossili di barriera corallina. I nuclei di barriera analizzati in questo studio provenivano da due siti:Hydrographers Passage al largo di Mackay e Noggin Pass al largo di Cairns, entrambi sulla costa orientale dello stato australiano del Queensland.

La raccolta di coralli fossili dall'ultimo massimo glaciale è tecnicamente e logisticamente impegnativa.

"Abbiamo campionato il corallo da 90 metri a 130 metri (da 98 a 142 iarde) sotto l'attuale livello del mare. È difficile raccogliere dati tra 50 e 200 metri (55 e 219 iarde) sott'acqua; i subacquei di solito non possono andare sotto i 30 metri (33 iarde) e i capitani delle navi preferiscono non scendere a una profondità inferiore a 200 metri, " disse Yokoyama.

La Grande Barriera Corallina è stata scelta come sito campione del nucleo di corallo perché può rivelare un'immagine straordinariamente chiara del comportamento della calotta glaciale del passato. La posizione tropicale della barriera corallina vicino all'equatore significa che era e rimane lontana dall'influenza immediata delle calotte glaciali, quindi i cambiamenti del livello del mare locali alla Grande Barriera Corallina riflettono i cambiamenti globali.

Inoltre, la placca tettonica australiana ha un'attività sismica minima, quindi i terremoti non hanno cambiato la posizione della barriera corallina. La struttura in leggera pendenza dell'antica Grande Barriera Corallina significava anche che i ricercatori potevano raccogliere fisicamente i campioni di cui avevano bisogno.

"I siti vicini alle ex calotte glaciali non possono fornire una cronologia accurata del livello del mare perché nel tempo vengono sovrascritti da grandi deformazioni della Terra, " disse Yokoyama.

Studiare campioni di barriera corallina

I ricercatori hanno studiato la struttura degli strati di corallo e alghe all'interno dei campioni di carote di corallo per determinare la profondità dell'acqua. I risultati avanzati di datazione al radiocarbonio e uranio-torio forniti dal team dell'Università di Tokyo hanno identificato quando l'acqua era a livelli particolari. I ricercatori combinano i dati di tempo e profondità per determinare quando i livelli medi globali del mare avrebbero raggiunto determinate profondità.

"Due eventi di morte delle barriere coralline sono molto chiari nei nuclei di corallo che abbiamo esaminato, " disse Yokoyama.

Quando le calotte glaciali sono cresciute, il livello del mare globale è sceso così il corallo si è seccato ed è morto, ma il corallo sopravvisse nelle acque più profonde. Se l'acqua diventa troppo profonda, la luce del sole e le sostanze nutritive diventano non disponibili e la barriera corallina può annegare.

Questi due eventi di morte sono coerenti con un calo del livello del mare e un successivo aumento. L'età dei due eventi di morte suggerisce che entrambi siano avvenuti in soli 4 anni, 000 anni, che i ricercatori osservano è particolarmente brusco.

Webster ha guidato il team di scienziati della barriera corallina dalla Spagna, Giappone, e gli Stati Uniti responsabili dell'interpretazione dei dati ecologici utilizzati per tracciare la profondità dell'habitat della barriera corallina, e quindi relativo livello del mare, col tempo. Tali informazioni sono state quindi combinate con dati radiometrici e utilizzate da Yokoyama e dal suo team per modellare le fluttuazioni nella posizione verticale del fondale marino causate dai cambiamenti nel volume dell'acqua o del ghiaccio. I risultati combinati hanno chiarito la dinamica della calotta glaciale durante il periodo dell'ultimo massimo glaciale poco compreso.

"Le barriere coralline fossili erano molto sensibili ai cambiamenti ambientali, quindi, esaminando gli assemblaggi biologici nei nuclei, siamo stati in grado di ricostruire come le profondità dell'acqua antiche cambiassero nel tempo, " ha detto Webster.