Sappiamo da anni che il clima della Terra è come una gigantesca macchina di Rube Goldberg:tira una leva, e una massiccia catena di eventi si avvia. Eppure molti dei passaggi che guidano questi cambiamenti sono rimasti avvolti nell'incertezza.

"Una domanda chiave nel campo è ancora ciò che ha causato il ciclo periodico della Terra dentro e fuori le ere glaciali, " ha affermato il prof. assistente Malte Jansen, la cui ricerca presso l'Università di Chicago cerca di scoprire e comprendere i processi che compongono il clima globale. "Siamo abbastanza fiduciosi che l'equilibrio del carbonio tra l'atmosfera e l'oceano debba essere cambiato, ma non sappiamo bene come o perché."

In un nuovo studio, Jansen e l'ex ricercatrice post-dottorato di UChicago Alice Marzocchi spiegano come un cambiamento iniziale del clima potrebbe avviare una catena di eventi che porta a un'era glaciale. Il loro modello mostra come l'aumento del ghiaccio marino antartico in un clima più freddo potrebbe innescare una cascata di cambiamenti che potrebbero contribuire a ribaltare il clima globale nei periodi glaciali.

La responsabilità (o la colpa) per il clima della Terra è condivisa tra terra, vita, atmosfera e oceano. Gli elementi si muovono avanti e indietro tra tutti e quattro in una lenta danza che ha mantenuto la Terra abitabile per miliardi di anni, ma può cambiare il clima man mano che gli elementi si accumulano in uno o più luoghi.

Per esempio, siamo attualmente in una pausa tra le ere glaciali; negli ultimi due milioni e mezzo di anni, i ghiacciai hanno periodicamente ricoperto la Terra e poi si sono ritirati. Scienziati, perciò, hanno messo insieme indizi su come funziona questo processo di glaciazione e come si innesca. È probabile che lievi cambiamenti nell'orbita terrestre abbiano portato a un certo raffreddamento. Ma questo da solo non lo farebbe, ha detto Jansen. Ci sarebbero dovuti essere massicci cambiamenti di accompagnamento nel sistema climatico per tenere conto della quantità di raffreddamento che ne seguì.

"La spiegazione più plausibile è che ci sia stato un cambiamento nel modo in cui il carbonio è stato diviso tra l'atmosfera e l'oceano, " ha detto Jansen. "Non mancano le idee su come ciò accada, ma non è del tutto chiaro come si incastrino tutti insieme." Le simulazioni non sono d'accordo, e nessuno si allinea completamente con le prove geologiche a disposizione degli scienziati.

Basandosi su uno studio pubblicato da Jansen un paio di anni fa, Jansen e Marzocchi hanno elaborato un modello di come avrebbe potuto svolgersi la transizione glaciale.

Nella loro foto, l'atmosfera si raffredda abbastanza da far sì che il ghiaccio marino antartico inizi a formarsi. "L'Oceano Antartico intorno all'Antartide gioca un ruolo chiave nella circolazione oceanica, poiché è una regione dove le acque profonde salgono in superficie prima di scomparire nuovamente negli abissi, " ha detto Jansen. "Di conseguenza, l'aumento del ghiaccio marino antartico ha conseguenze enormi".

Il coperchio del ghiaccio cambia la circolazione oceanica, ma impedisce anche fisicamente all'oceano di scambiare anidride carbonica con l'atmosfera. Ciò significa che sempre più carbonio viene attirato nelle profondità dell'oceano e vi rimane. Meno anidride carbonica nell'atmosfera porterebbe ad un effetto serra inverso, facendo raffreddare il pianeta.

"Ciò che suggerisce è che si tratta di un ciclo di feedback, "disse Marzocchi, ora ricercatore presso il National Oceanography Centre del Regno Unito. "Quando la temperatura scende, meno carbonio viene rilasciato nell'atmosfera, che innesca più raffreddamento."

La spiegazione si adatta alle prove sul clima passato da fonti come sedimenti, barriere coralline, e campioni di carote dai ghiacciai.

"Ciò che mi ha sorpreso è quanto di questo aumento dello spazio di archiviazione possa essere attribuito solo a cambiamenti fisici, con la copertura di ghiaccio marino antartico come protagonista, Disse Marzocchi. Solo gli effetti fisici, prima di tenere conto dei cambiamenti della crescita biologica, rappresentano circa la metà del prelievo di anidride carbonica che si pensa sia avvenuto.

I risultati sono un altro passo verso la comprensione di come funziona il clima della Terra su scale temporali lunghe, hanno detto gli scienziati.

"L'oceano è il più grande serbatoio di carbonio su scale temporali geologiche, "Ha detto Marzocchi. "Quindi studiare il ruolo che l'oceano svolge nel ciclo del carbonio ci aiuta a simulare in modo più accurato i futuri cambiamenti ambientali".