Raccolta di sedimenti di acque profonde che sono preziosi archivi della circolazione oceanica e dei climi passati. Credito:Dipartimento di Scienze della Terra
Un team di scienziati, guidato dal Dr. Sietske Batenburg presso il Dipartimento di Scienze della Terra dell'Università di Oxford, in stretta collaborazione con istituzioni tedesche e britanniche, hanno scoperto che lo scambio di acqua tra il Nord e il Sud Atlantico è diventato significativamente più grande cinquantanove milioni di anni fa.
Gli scienziati hanno fatto questa scoperta quando hanno confrontato le firme degli isotopi al neodimio di campioni di sedimenti di acque profonde di entrambe le regioni dell'Atlantico. Il loro articolo "Major intensification of Atlantic ribaltamento della circolazione all'inizio del calore della serra Paleogene' pubblicato oggi in Comunicazioni sulla natura , rivela che la circolazione più vigorosa insieme ad un aumento della CO2 atmosferica ha portato a un punto di svolta climatico. Con una conseguente distribuzione più uniforme del calore sulla terra, una fase di raffreddamento a lungo termine si è conclusa e il mondo si è diretto verso un nuovo periodo di serra.
Gli isotopi del neodimio (Nd) sono utilizzati come tracciante delle masse d'acqua e della loro miscelazione. Le acque superficiali acquisiscono una firma di isotopi Nd dalle masse terrestri circostanti attraverso i fiumi e la polvere trasportata dal vento. Quando le acque superficiali affondano per formare una massa di acque profonde, portano con sé la loro firma specifica dell'isotopo Nd. Quando una massa di acque profonde scorre attraverso l'oceano e si mescola con altre masse d'acqua, la sua firma dell'isotopo Nd è incorporata nei sedimenti. I sedimenti di acque profonde sono preziosi archivi della circolazione oceanica e dei climi del passato.
La storia rivelata in questo articolo inizia alla fine del periodo Cretaceo (che termina 66 milioni di anni fa), quando il mondo era tra due stati serra. Il clima si era raffreddato per decine di milioni di anni dal picco delle condizioni di serra del Cretaceo medio, circa 90 milioni di anni fa. Nonostante il raffreddamento a lungo termine, le temperature e il livello del mare alla fine del Cretaceo erano più alti che ai giorni nostri.
Il Dr. Sietske Batenburg afferma:"Il nostro studio è il primo a stabilire come e quando si è formata una connessione in acque profonde. 59 milioni di anni fa, l'Oceano Atlantico è diventato veramente parte della circolazione termoalina globale, il flusso che collega quattro dei cinque oceani principali."
I sedimenti di acque profonde sono preziosi archivi della circolazione oceanica e dei climi del passato. Credito:Dipartimento di Scienze della Terra
L'Oceano Atlantico era ancora giovane, ei bacini dell'Atlantico settentrionale e meridionale erano meno profondi e più stretti di oggi. La porta equatoriale tra il Sudamerica e l'Africa permetteva solo un collegamento di acque superficiali per gran parte del tardo periodo Cretaceo. Il vulcanismo attivo ha formato montagne e altopiani sottomarini che hanno bloccato la circolazione delle acque profonde. Nell'Atlantico meridionale, la barriera di Walvis Ridge si è formata sopra un hotspot vulcanico attivo. Questa cresta era parzialmente sopra il livello del mare e formava una barriera per il flusso di masse di acque profonde.
Mentre l'Oceano Atlantico continuava ad aprirsi, la crosta oceanica si è raffreddata e si è abbassata. I bacini divennero più profondi e più larghi, e gli altopiani e le creste sottomarine affondarono, insieme alla crostata. Ad un certo punto, l'acqua profonda dell'Oceano Antartico è stata in grado di fluire verso nord attraverso il Walvis Ridge e riempire le parti più profonde dei bacini atlantici.
Da 59 milioni di anni fa in poi, Le firme degli isotopi Nd del Nord e del Sud Atlantico erano notevolmente simili. Ciò può indicare che una massa di acque profonde, probabilmente originario del sud, si fece strada attraverso l'Oceano Atlantico e riempì il bacino da profondità a profondità intermedie. Il potenziato scambio di acque profonde, insieme all'aumento della CO2 atmosferica, potrebbe aver consentito una distribuzione più efficiente del calore sul pianeta.
Questo studio mostra che per comprendere il ruolo della circolazione oceanica nei climi serra del passato, è importante comprendere i diversi ruoli della geografia e del clima.
Rapporto isotopico al neodimio. Credito:Dipartimento di Scienze della Terra
L'attuale tasso di cambiamento climatico causato dalle emissioni di CO2 dall'attività umana supera di gran lunga il tasso di riscaldamento durante i passati climi serra. Lo studio della circolazione oceanica durante l'intervallo di serra più recente nel passato geologico può fornire indizi su come la circolazione oceanica potrebbe svilupparsi in futuro, e come il calore sarà distribuito sul pianeta dalle correnti oceaniche.
Questa ricerca è il risultato di una collaborazione internazionale con la Goethe-University Frankfurt; l'Università Ruprecht-Karls di Heidelberg; il GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel; l'Istituto federale di geoscienze e risorse naturali di Hannover; la Royal Holloway University di Londra e l'Università di Oxford.
I sedimenti per questo studio sono stati tutti prelevati da lunghe carotaggi oceanici. L'International Ocean Discovery Program (IODP) coordina le spedizioni scientifiche per perforare il fondo oceanico per recuperare questi sedimenti, e immagazzina le carote di sedimento in modo che siano disponibili per l'intera comunità scientifica.
