Analizzando tracce di cere fogliari da piante terrestri che nel corso dei millenni si sono accumulate nei sedimenti marini profondi, un team di ricercatori guidati dall'Università dell'Arizona ha ricostruito la storia dell'attività dei monsoni nel Messico settentrionale. I loro risultati, pubblicato online il 3 settembre sulla rivista Geoscienze naturali , contribuire a risolvere un dibattito di lunga data sul fatto che l'attività dei monsoni si sia completamente interrotta sotto l'influenza del raffreddamento causato dalle calotte glaciali che coprivano gran parte del Nord America, o è stato semplicemente soppresso.

Durante l'ultimo massimo glaciale, circa 20, 000 anni fa, quando mammut e altri animali preistorici vagavano per quello che oggi è il Messico settentrionale e il sud-ovest degli Stati Uniti, le piogge estive hanno contribuito al 35 per cento delle precipitazioni annuali, rispetto a circa il 70% di oggi, secondo il nuovo studio.

Deviando l'umidità dai tropici, il monsone estivo porta sollievo dall'intenso caldo estivo e dalla siccità lunghi mesi nelle terre aride del sud-ovest americano e del Messico nord-occidentale. Se la regione dipendesse solo dalle piogge invernali, il deserto di Sonora non sarebbe conosciuto come uno dei deserti più ricchi di biodiversità del mondo.

"Il monsone è una caratteristica così iconica del deserto sudoccidentale, ma sappiamo molto poco di come sia cambiato nel corso di migliaia e milioni di anni, "dice Tripti Bhattacharya, primo autore dello studio. "La nostra scoperta che il monsone del sud-ovest è stato soppresso, ma non completamente andato in condizioni glaciali, sottolinea la drammatica variabilità della circolazione atmosferica in quel momento, ma suggerisce che è stata una caratteristica persistente del nostro clima regionale".

Studi precedenti avevano dato risultati inconcludenti, in parte perché le registrazioni utilizzate per dedurre le prove delle passate precipitazioni monsoniche tendono ad essere più simili a istantanee nel tempo piuttosto che a fornire registrazioni climatiche più continue. Per esempio, i ricercatori hanno ottenuto preziose informazioni su comunità vegetali scomparse da tempo basate su parti di piante conservate in nidi di ratti chiamati cumuli, o analizzando le firme chimiche che hanno lasciato nei suoli. Questi studi hanno suggerito un'attività monsonica persistente durante l'ultima era glaciale, mentre altri studi basati su modelli climatici indicavano che era temporaneamente assente.

Applicando un metodo intelligente mai usato prima per studiare la storia del monsone, Bhattacharya e i suoi coautori hanno scoperto l'equivalente di un dimenticato, libro non aperto dei record climatici passati, a differenza degli archivi climatici studiati in precedenza, che in confronto sono più come single, pagine sparse.

Formando una vasta volta naturale quasi 1, 000 metri sotto la superficie del mare, il fondo marino delle zone povere di ossigeno nel Golfo della California contiene materiale organico soffiato nell'acqua per molte migliaia di anni, compresi i detriti delle piante terrestri che crescono nella regione. Poiché i depositi rimangono in gran parte indisturbati da spazzini o attività microbica, Tierney e il suo team sono stati in grado di isolare i composti di cera fogliare dal fango del fondo marino.

Co-autore Jessica Tierney, un professore associato nel Dipartimento di Geoscienze dell'UA ed ex consigliere post-dottorato di Bhattacharya, ha aperto la strada all'analisi dei rivestimenti cerosi delle foglie delle piante per ricostruire le piogge o i periodi di siccità in passato in base alla loro impronta chimica, rapporti specificamente diversi di atomi di idrogeno. L'acqua sotto la pioggia monsonica, secondo Tierney, contiene una proporzione maggiore di un isotopo di idrogeno noto come deuterio, o "acqua pesante, " che ha a che fare con la sua origine ai tropici. Le piogge invernali, d'altra parte, portano una firma diversa perché contengono acqua con un rapporto minore di deuterio rispetto all'idrogeno "normale".

"Le piante assorbono l'acqua che ricevono, e poiché le due stagioni hanno rapporti diversi di isotopi di idrogeno, possiamo mettere in relazione i rapporti isotopici nelle cere delle foglie conservate con la quantità di pioggia monsonica nella regione del Golfo di California, "Tierney spiega.

Mettere insieme i modelli passati del monsone nel sud-ovest può aiutare gli scienziati a prevedere meglio gli scenari futuri sotto l'influenza di un clima che tende a un mondo più caldo, non un'altra era glaciale, dicono i ricercatori.

"Il passato non è un perfetto analogo, ma agisce come un esperimento naturale che ci aiuta a testare quanto bene comprendiamo la variabilità del clima regionale, "dice Bhattacharya, che ha recentemente accettato una posizione come assistente professore di scienze della terra presso la Syracuse University. "Se comprendiamo come hanno reagito i climi regionali in passato, ci dà una possibilità molto migliore di prevedere come risponderanno ai cambiamenti climatici in futuro".

Un modo in cui gli scienziati possono trarre vantaggio dai record climatici passati è applicando loro modelli climatici, utilizzando i record per "verificare" i modelli.

"Il problema è che in questo momento, i nostri migliori modelli climatici non sono d'accordo su come cambierà il monsone in risposta al riscaldamento globale, " Dice Tierney. "Alcuni suggeriscono che le precipitazioni estive diventeranno più forti, altri dicono che diventerà più debole. Comprendendo meglio la meccanica del fenomeno, i nostri risultati possono aiutarci a capire perché i modelli non sono d'accordo e fornire vincoli che possono tradursi in futuro".

Per verificare l'ipotesi se i periodi più freddi in genere indeboliscano il monsone e i periodi più caldi lo rafforzino, Il gruppo di Tierney sta pianificando di indagare su come il monsone ha risposto ai periodi più caldi in passato. La ricerca futura si concentrerà sull'ultimo periodo interglaciale circa 120, 000 anni fa, e un periodo segnato da livelli di gas serra simili a quelli dell'atmosfera odierna:l'epoca pliocenica, che durò da 5,3 a 2,5 milioni di anni fa.

Avere registrazioni migliori del monsone del sud-ovest aiuta anche gli scienziati a capire meglio come si confronta con i monsoni in altre parti del mondo che sono meglio studiate.

"Ora sappiamo che il nostro monsone sembra essere molto più sensibile alla configurazione su larga scala dell'atmosfera, considerando che altri sistemi monsonici sono più strettamente legati alle condizioni oceaniche locali, " dice Bhattacharya.

Lo studio, "Modulazione della calotta glaciale dell'intensificazione del monsone nordamericano deglaciale, " è co-autore di Jason Addison presso l'U.S. Geological Survey di Menlo Park, California, e James Murray alla School of Oceanography dell'Università di Washington. Il supporto per questa ricerca viene dalla David and Lucile Packard Foundation Fellowship in Science and Engineering a Tierney e la concessione NSF OCE-1651034 a Tierney. Addison è supportata dal programma di ricerca e sviluppo sul clima USGS.