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I cambiamenti nelle acque sotterranee milioni di anni fa hanno creato strati alternati di giallo vivido e marrone nel minerale sfalerite, e quelle variazioni si allineano con i movimenti nell'orbita terrestre che hanno avuto un impatto sul clima nel profondo passato, Lo hanno scoperto gli scienziati della Penn State.
I risultati forniscono nuove prove di come i cambiamenti climatici abbiano influenzato le precipitazioni del pianeta e le acque sotterranee, un processo che gli scienziati non hanno ben documentato, hanno detto i ricercatori.
"Questo studio mostra che le bande di sfalerite possono essere utilizzate come impronte digitali delle acque sotterranee nel passato geologico, " disse Mingsong Li, assistente professore di geoscienze alla Penn State. "Le acque sotterranee sono fondamentali per comprendere il cambiamento globale del livello del mare, l'erosione chimica e l'evoluzione del paesaggio, e questo studio presenta una nuova idea per aiutare a discernere il ruolo delle acque sotterranee nel sistema Terra".
L'aumento delle precipitazioni ha influenzato le bande colorate nei campioni di sfalerite dal distretto minerale minerale dell'alta valle del Mississippi nel Midwest degli Stati Uniti, hanno detto gli scienziati. Più precipitazioni portano a acque sotterranee ricche di ossigeno che scorrono a profondità dove si è formato il minerale, e l'aumento dell'ossidazione ha portato a bande gialle più chiare. Tempi più secchi hanno prodotto colori marroni più scuri.
Utilizzando la nuova tecnologia di datazione, gli scienziati hanno scoperto che questi modelli di deposizione corrispondevano a cambiamenti nell'orbita terrestre da decine di migliaia a centinaia di migliaia di anni, noti come cicli astronomici di Milankovitch.
Questi cicli si riferiscono a cambiamenti nella forma dell'orbita terrestre e variazioni nell'inclinazione della sua rotazione che potrebbero aver portato a più caldo, condizioni più umide per periodi da 299 milioni a 252 milioni di anni fa, quando si formò la sfalerite, hanno detto gli scienziati.
"Quello che stiamo facendo è coniugare la ricerca geochimica sui minerali con ciò che sappiamo sui cicli astronomici da ricerche molto diverse, " disse Hubert Barnes, illustre professore emerito alla Penn State. "Nessuno ha mai fatto un tentativo prima d'ora."
Le bande gialle e marroni nella sfalerite minerale sono causate da cambiamenti nelle precipitazioni e nelle acque sotterranee. Gli scienziati della Penn State hanno trovato modelli nel movimento della corrispondenza delle bande nell'orbita terrestre che hanno avuto un impatto sul clima nel profondo passato. Attestazione:Mingsong Li
La ricerca si basa su lavori precedenti che mostrano fluidi idrotermali che hanno creato giacimenti di minerali nell'odierno Iowa, L'Illinois e il Wisconsin iniziarono come acque sotterranee nei monti Appalachi. L'acqua è stata riscaldata da processi geotermici e ha raccolto metalli e soluti lungo il suo percorso.
Ma durante i periodi di alta precipitazione, nuove sorgenti di acque sotterranee sono arrivate a circa 3, 000 piedi sotto la superficie trasportano livelli di ossigeno più elevati e si mescolano con i fluidi idrotermali per creare diverse bande colorate nella sfalerite.
I ricercatori hanno digitalizzato un profilo in scala di grigi della sfalerite del Wisconsin e hanno analizzato le bande utilizzando un nuovo software per computer in grado di rilevare segnali periodici nei campioni. Hanno trovato picchi di frequenza distinti nelle bande che sono correlati ai cicli di Milankovitch.
I risultati—pubblicati oggi (12 novembre) sulla rivista Lettere di prospettiva geochimica —potrebbe aiutare a spiegare i cambiamenti nel livello del mare durante i periodi della storia della Terra in cui il pianeta era troppo caldo per il ghiaccio, hanno detto gli scienziati.
I cambiamenti nelle acque sotterranee possono avere effetti reali sul livello del mare. Se oggi tutte le acque sotterranee si riversassero negli oceani, il livello del mare aumenterebbe di oltre 180 piedi, secondo gli scienziati.
Eppure le proiezioni del livello medio globale del mare a lungo termine su scale temporali da centinaia a migliaia di anni spesso non includono i contributi dello stoccaggio dell'acqua terrestre, hanno detto gli scienziati. Il gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici, ad esempio, considera esiguo lo stoccaggio dell'acqua sulla terra che contribuisce all'innalzamento del livello del mare.
"Questa ricerca apre un nuovo modo per valutare il controllo climatico sulle attività delle acque sotterranee legate ai cicli globali dell'acqua, " Li ha detto. "Questa è la prima prova diretta a mostrare le attività delle acque sotterranee nel profondo passato".
