Illustrazione raffigurante il minimo (interglaciale, nero) e massimo (glaciale, grigio) glaciazione dell'emisfero settentrionale durante l'era glaciale iniziata circa 3,2 milioni di anni fa. Credito:Hannes Grobe/AWI/Wikimedia Commons
L'ultima era glaciale della Terra potrebbe essere stata causata da cambiamenti nelle profondità del pianeta. Sulla base di prove provenienti dall'Oceano Pacifico, compresa la posizione delle Isole Hawaii, I geofisici della Rice University hanno determinato che la Terra si è spostata rispetto al suo asse di rotazione negli ultimi 12 milioni di anni, che ha fatto sì che la Groenlandia si spostasse abbastanza lontano verso il polo nord per dare il via all'era glaciale iniziata circa 3,2 milioni di anni fa.
Il loro studio sulla rivista Lettere di ricerca geofisica si basa su un'analisi delle firme fossili dei sedimenti oceanici profondi, la firma magnetica della crosta oceanica e la posizione del "punto caldo" del mantello che ha creato le Isole Hawaii. I coautori Richard Gordon e Daniel Woodworth hanno affermato che le prove suggeriscono che la Terra ha ruotato costantemente per milioni di anni prima di spostarsi rispetto al suo asse di rotazione, un effetto che i geofisici chiamano "vero vagabondaggio polare".
"Il punto caldo hawaiano è stato risolto, rispetto all'asse di rotazione, da circa 48 milioni di anni fa a circa 12 milioni di anni fa, ma era fissato a una latitudine più a nord di come la troviamo oggi, " ha detto Woodworth, uno studente laureato nel Dipartimento della Terra di Rice, Scienze ambientali e planetarie. "Paragonando il punto caldo hawaiano al resto della Terra, possiamo vedere che quel cambiamento di posizione si è riflesso nel resto della Terra e si è sovrapposto al movimento delle placche tettoniche. Questo ci dice che l'intera Terra si è mossa, rispetto all'asse di rotazione, che interpretiamo come un vero viaggio polare."
Per volume, La Terra è per lo più mantello, uno spesso strato di roccia solida che scorre sotto pressione e calore intensi. Il mantello è ricoperto da un incastro di placche tettoniche rocciose che lo cavalcano, urtare e scivolare l'uno contro l'altro in corrispondenza di confini sismicamente attivi. Hotspot, come quello sotto le Hawaii, sono pennacchi di roccia calda e solida che salgono dal profondo del mantello.
Gordon, il W.M. Keck Professore della Terra, Scienze ambientali e planetarie, ha affermato che le nuove scoperte si basano su due studi del 2017:uno del suo laboratorio che ha mostrato come utilizzare i punti caldi come quadro di riferimento globale per tracciare il movimento delle placche tettoniche e un altro dell'Università di Harvard che per primo ha collegato il vero vagabondaggio polare all'inizio del era glaciale.
"Stiamo prendendo questi punti caldi come tracciatori marcati di pennacchi che provengono dal mantello profondo, e lo stiamo usando come nostro quadro di riferimento, " ha detto. "Pensiamo che l'intera rete globale di hotspot sia stata riparata, rispetto all'asse di rotazione terrestre, per almeno 36 milioni di anni prima di questo cambiamento".
Il vero viaggio polare si verifica quando l'intera Terra si sposta rispetto al suo asse di rotazione. Credito:Victor C. Tsai/Wikimedia Commons
Come ogni oggetto rotante, La Terra è soggetta alla forza centrifuga, che trascina l'interno fluido del pianeta. All'equatore, dove questa forza è più forte, La Terra ha un diametro di oltre 26 miglia più grande rispetto ai poli. Gordon ha detto che il vero vagabondaggio polare può verificarsi quando è denso, protuberanze di mantello altamente viscose si accumulano a latitudini lontane dall'equatore.
"Immagina di avere davvero, sciroppo davvero freddo, e lo metti sui pancake caldi, " disse Gordon. "Mentre lo versi, hai temporaneamente un mucchietto al centro, dove non si appiattisce istantaneamente a causa della viscosità dello sciroppo freddo. Pensiamo che le dense anomalie nel mantello siano come quel piccolo mucchio temporaneo, solo le viscosità sono molto più elevate nel mantello inferiore. Come lo sciroppo, alla fine si deformerà, ma ci vuole davvero, molto tempo per farlo."
Se le anomalie del mantello sono sufficientemente massicce, possono sbilanciare il pianeta, e l'equatore si sposterà gradualmente per avvicinare la massa in eccesso all'equatore. Il pianeta gira ancora una volta ogni 24 ore e il vero vagare polare non influenza l'inclinazione dell'asse di rotazione della Terra rispetto al sole. La ridistribuzione della massa a un nuovo equatore cambia i poli della Terra, i punti sulla superficie del pianeta in cui emerge l'asse di rotazione.
Woodworth ha affermato che i dati sui punti caldi delle Hawaii forniscono alcune delle migliori prove che il vero vagabondaggio polare è stato ciò che ha causato l'inizio del movimento dei poli della Terra 12 milioni di anni fa. Le catene di isole come le Hawaii si formano quando una placca tettonica si muove attraverso un punto caldo.
"Il vero spostamento polare non dovrebbe cambiare le tracce dei punti caldi perché la traccia dei punti caldi è la registrazione del movimento della placca rispetto al punto caldo, "Ha detto Woodworth.
Gordon ha detto, "Era solo uno spostamento di 3 gradi circa, ma ebbe l'effetto di portare il mantello sotto il Pacifico tropicale e spostarlo a sud, e allo stesso tempo, stava spostando la Groenlandia e parti dell'Europa e del Nord America a nord. Questo potrebbe aver innescato quella che chiamiamo l'era glaciale".
Il movimento della placca del Pacifico attraverso un punto caldo del mantello ha creato le isole hawaiane nel corso di milioni di anni. Credito:National Geophysical Data Center/USGS/Wikimedia Commons
La Terra è ancora in un'era glaciale iniziata circa 3,2 milioni di anni fa. I poli della Terra sono stati ricoperti di ghiaccio nel corso dei secoli, e gli spessi strati di ghiaccio crescono e si allontanano periodicamente dai poli in cicli che si sono verificati più di 100 volte. Durante questi cicli glaciali, il ghiaccio si è esteso a sud fino a New York e al Parco Nazionale di Yellowstone. La Terra oggi si trova in un periodo interglaciale in cui il ghiaccio si è ritirato verso i poli.
Gordon ha detto che il vero vagare polare non è semplicemente un cambiamento nella posizione dei poli magnetici della Terra. Mentre il pianeta gira, il suo nucleo di ferro produce un campo magnetico con i poli "nord" e "sud" vicino all'asse di rotazione. La polarità di questo campo si inverte diverse volte ogni milione di anni, e questi cambiamenti di polarità sono registrati nelle firme magnetiche delle rocce di tutto il mondo. Il record paleomagnetico, che viene spesso utilizzato per studiare il movimento delle placche tettoniche sulla superficie terrestre, contiene molti casi di "apparente vagabondaggio polare, " che segue il movimento dell'asse di rotazione e che include gli effetti sia del movimento delle placche che del vero spostamento polare, disse Gordon.
Ha detto che il mantello terrestre è in continua evoluzione poiché il nuovo materiale entra ed esce costantemente dalle placche tettoniche. L'estrazione e il riciclaggio delle placche tramite subduzione fornisce una possibile spiegazione per le anomalie del mantello altamente viscose che probabilmente causano il vero spostamento polare.
"In classe, Lo dimostro spesso con pesi e pinze da pesca in piombo, " disse Gordon. "È facile deformare il piombo con le pinze, e non è fragile. Non si spezza o si rompe quando si guasta. Questa è un'analogia abbastanza buona per il flusso del mantello perché è il modo in cui la roccia silicatica si deforma sotto il calore e la pressione intensi".
Lui e Woodworth stanno lavorando con i colleghi per estendere la loro analisi, sia da 12 milioni di anni fa al presente, sia più avanti nel passato rispetto alla data di inizio di 48 milioni di anni nello studio appena pubblicato.
