Negli ultimi 540 milioni di anni, la Terra ha superato tre grandi ere glaciali, periodi durante i quali le temperature globali sono crollate, producendo estese calotte glaciali e ghiacciai che si sono estesi oltre le calotte polari.

Ora gli scienziati del MIT, l'Università della California a Santa Barbara, e l'Università della California a Berkeley hanno identificato il probabile innesco di queste ere glaciali.

In uno studio pubblicato su Scienza , il team riferisce che ciascuna delle ultime tre grandi ere glaciali è stata preceduta da "collisioni arco-continente" tropicali, tamponamenti tettonici che si sono verificati vicino all'equatore terrestre, in cui le placche oceaniche risalirono sulle placche continentali, esponendo decine di migliaia di chilometri di roccia oceanica a un ambiente tropicale.

Gli scienziati affermano che il calore e l'umidità dei tropici probabilmente hanno innescato una reazione chimica tra le rocce e l'atmosfera. Nello specifico, il calcio e il magnesio delle rocce hanno reagito con l'anidride carbonica atmosferica, tirando fuori il gas dall'atmosfera e sequestrandolo permanentemente sotto forma di carbonati come il calcare.

Col tempo, dicono i ricercatori, questo processo di invecchiamento, che si verificano su milioni di chilometri quadrati, potrebbe estrarre abbastanza anidride carbonica dall'atmosfera per raffreddare le temperature a livello globale e, infine, innescare un'era glaciale.

"Pensiamo che le collisioni arco-continente a basse latitudini siano l'innesco per il raffreddamento globale, "dice Oliver Jagoutz, professore associato presso il Dipartimento della Terra del MIT, Atmosferico, e Scienze Planetarie. "Questo potrebbe accadere su 1-5 milioni di chilometri quadrati, che suona molto. Ma in realtà, è una sottilissima striscia di Terra, seduto nel posto giusto, che può cambiare il clima globale".

I coautori di Jagoutz sono Francis Macdonald e Lorraine Lisiecki di UC Santa Barbara, e Nicholas Swanson-Hysell e Yuem Park dell'UC Berkeley.

Un trigger tropicale

Quando una placca oceanica si spinge contro una placca continentale, la collisione crea tipicamente una catena montuosa di roccia appena esposta. La zona di faglia lungo la quale si scontrano le placche oceaniche e continentali è chiamata "sutura". Oggi, alcune catene montuose come l'Himalaya contengono suture che sono migrate dai loro punti di collisione originali, come i continenti si sono spostati nel corso dei millenni.

Nel 2016, Jagoutz ei suoi colleghi hanno ripercorso i movimenti di due suture che oggi compongono l'Himalaya. Hanno scoperto che entrambe le suture derivavano dalla stessa migrazione tettonica. Ottanta milioni di anni fa, mentre il supercontinente noto come Gondwana si spostava a nord, parte della massa continentale fu schiacciata contro l'Eurasia, esponendo una lunga linea di roccia oceanica e creando la prima sutura; 50 milioni di anni fa, un'altra collisione tra i supercontinenti ha creato una seconda sutura.

Il team ha scoperto che entrambe le collisioni si sono verificate in zone tropicali vicino all'equatore, ed entrambi hanno preceduto gli eventi di raffreddamento atmosferico globale di diversi milioni di anni, il che è quasi istantaneo su una scala temporale geologica. Dopo aver esaminato i tassi di esposizione delle rocce oceaniche, noto anche come ofioliti, potrebbe reagire con l'anidride carbonica ai tropici, i ricercatori hanno concluso che, data la loro posizione e grandezza, entrambe le suture potrebbero aver effettivamente sequestrato abbastanza anidride carbonica per raffreddare l'atmosfera e innescare entrambe le ere glaciali.

interessante, hanno scoperto che questo processo era probabilmente responsabile anche della fine di entrambe le ere glaciali. Nel corso di milioni di anni, la roccia oceanica che era disponibile a reagire con l'atmosfera alla fine si è erosa, sostituito con nuova roccia che ha assorbito molto meno anidride carbonica.

"Abbiamo dimostrato che questo processo può iniziare e terminare la glaciazione, " dice Jagoutz. "Poi ci siamo chiesti, quante volte funziona? Se la nostra ipotesi è corretta, dovremmo scoprire che per ogni volta che c'è un evento di raffreddamento, ci sono molte suture ai tropici."

Esporre le suture della Terra

I ricercatori hanno cercato di vedere se le ere glaciali ancora più indietro nella storia della Terra fossero associate a simili collisioni arco-continente nei tropici. Hanno eseguito un'ampia ricerca bibliografica per compilare le posizioni di tutte le principali zone di sutura sulla Terra oggi, e poi ha utilizzato una simulazione al computer della tettonica a zolle per ricostruire il movimento di queste zone di sutura, e le placche continentali e oceaniche della Terra, indietro nel tempo. In questo modo, sono stati in grado di individuare approssimativamente dove e quando ciascuna sutura si è originariamente formata, e per quanto tempo si è allungata ciascuna sutura.

Hanno identificato tre periodi negli ultimi 540 milioni di anni in cui le principali suture, di circa 10, 000 chilometri di lunghezza, si sono formati ai tropici. Ciascuno di questi periodi coincideva con ciascuno dei tre principali, famose ere glaciali, nel tardo Ordoviciano (da 455 a 440 milioni di anni fa), il Permo-Carbonifero (da 335 a 280 milioni di anni fa), e il Cenozoico (35 milioni di anni fa ai giorni nostri). È importante sottolineare che hanno scoperto che non c'erano ere glaciali o eventi glaciali durante i periodi in cui le principali zone di sutura si formavano al di fuori dei tropici.

"Abbiamo scoperto che ogni volta che c'era un picco nella zona di sutura ai tropici, c'è stato un evento glaciale, " dice Jagoutz. "Quindi ogni volta che ottieni, dire, 10, 000 chilometri di suture ai tropici, hai un'era glaciale."

Egli nota che una zona di sutura importante, che copre circa 10, 000 chilometri, è ancora attivo oggi in Indonesia, ed è probabilmente responsabile dell'attuale periodo glaciale della Terra e della comparsa di estese calotte glaciali ai poli.

Questa zona tropicale comprende alcuni dei più grandi corpi ofiolitici del mondo ed è attualmente una delle regioni più efficienti della Terra per assorbire e sequestrare l'anidride carbonica. Poiché le temperature globali stanno salendo a causa dell'anidride carbonica di origine umana, alcuni scienziati hanno proposto di macinare grandi quantità di ofioliti e di diffondere i minerali in tutta la fascia equatoriale, nel tentativo di accelerare questo processo di raffreddamento naturale.

Ma Jagoutz dice che l'atto di macinare e trasportare questi materiali potrebbe produrre ulteriori, emissioni indesiderate di carbonio. E non è chiaro se tali misure potrebbero avere un impatto significativo nelle nostre vite.

"È una sfida far funzionare questo processo su tempi umani, " dice Jagoutz. "La Terra fa questo in modo lento, processo geologico che non ha nulla a che fare con ciò che facciamo oggi alla Terra. E non ci farà del male, né salvarci».