L'arenaria di Torridon, nella Scozia nordoccidentale, conserva sei chilometri di sedimenti fluviali del periodo Precambriano. Ma che tipo di eventi geologici sono stati in grado di lasciare il segno per i ricercatori da trovare 1 miliardo di anni dopo?

intrigante, non si trattava di grandi inondazioni o di drastici cambiamenti di rotta, per lo più solo il regolare strisciare di dune di sabbia sul fondo del fiume. Infatti, vale solo pochi mesi.

Questa ordinarietà dei depositi fluviali, o strati fluviali, ha lasciato perplessi i geologi per quasi un secolo. Considerato quanto poco viene preservata la storia di un fiume, i ricercatori trovano strano che predominino le testimonianze di luoghi comuni, piuttosto che prove degli eventi più estremi. Nuova ricerca pubblicata sulla rivista Lettere di ricerca geofisica , rivela i processi che possono finalmente spiegare questo enigma.

Lo studio condotto da Vamsi Ganti, un assistente professore di geomorfologia presso l'UC Santa Barbara, tocca uno dei più lunghi dibattiti nel campo della geologia:catastrofismo contro uniformitarismo. Questo è, se il record geologico tende ad essere influenzato maggiormente da grandi, eventi rari o da eventi piccoli ma comuni.

Quando si tratta di depositi fluviali, il catastrofismo ha un argomento piuttosto intuitivo. "Se la probabilità che un evento si conservi è bassa, allora ciò che si conserva dovrebbe essere in qualche modo speciale, " ha spiegato Ganti. Tuttavia, gli scienziati scoprono che questo semplicemente non è vero, anche se viene conservato meno dello 0,0001% del tempo trascorso.

"Questo è il motivo per cui chiamiamo questo la strana ordinarietà degli strati fluviali, "disse Ganti, "perché è strano che gli eventi preservati siano così ordinari anche se la conservazione del tempo è così straordinaria".

La morfologia fluviale tende ad auto-organizzarsi in una gerarchia di livelli, che Ganti ei suoi colleghi credevano fosse la chiave per comprendere questa strana ordinarietà. Le increspature e le dune si muovono sul fondo dei fiumi nell'ordine dei minuti e delle ore. Il movimento dei banchi di sabbia avviene nel corso di mesi e anni, mentre i fiumi si snodano e saltano gli argini nel corso di anni e secoli. Alla fine più estrema, i cambiamenti del livello del mare possono accelerare l'erosione o favorire la sedimentazione nel corso dei millenni.

Fortunatamente, gli scienziati capiscono come ciascuno di questi fenomeni appaia nella registrazione stratigrafica basata su osservazioni moderne. Si scopre che queste caratteristiche variano in dimensioni da increspature alte un pollice all'erosione indotta a livello del mare che può perlustrare centinaia di metri di sedimento.

Ganti e i suoi colleghi hanno costruito un modello probabilistico per testare la loro ipotesi. Hanno scoperto che se tutti i processi fluviali avvengono alla stessa scala, solo gli eventi più estremi vengono preservati. Però, non appena hanno introdotto una gerarchia, i sedimenti dei processi ordinari cominciarono a colmare l'erosione causata da fenomeni un livello più alto.

Il mistero è stato risolto. "Finché hai un'organizzazione gerarchica nelle dinamiche fluviali, i tuoi strati saranno ordinari, " ha detto Ganti.

Gli scienziati conoscono da tempo questi diversi livelli gerarchici nella morfologia dei fiumi, ma nessuno li aveva collegati direttamente all'ordinarietà degli strati fluviali fino ad ora, Ha spiegato Ganti. Prima di questi risultati, i sedimentologi erano un po' come i primi biologi che conoscevano la tassonomia:specie, generi, famiglie, ecc.-senza comprendere la teoria dell'evoluzione che spiega le dinamiche che li collegano.

Gli eventi in un livello possono accumulare sedimenti, nel qual caso vengono preservati, o possono erodere il sedimento, che sarà poi riempito da eventi ordinari un livello inferiore. Così, mentre alcuni eventi estremi sono preservati, fenomeni comuni dominano la documentazione stratigrafica.

Ganti si è anche reso conto che i relativi tempi entro i quali si evolvono i livelli determinano ciò che viene preservato. Ad esempio, prendere i tassi relativi di migrazione fluviale rispetto all'avulsione, o quante volte il fiume salta gli argini. "Se la tua migrazione è veloce e la tua avulsione poco frequente, poi continui a rielaborare i tuoi depositi, " ha spiegato Ganti. Questi sistemi tendono a preservare solo le elevazioni più estreme del canale. "Tuttavia, quando hai un'avulsione, non puoi più rielaborare quel deposito perché sei passato a una nuova posizione."

Con questa comprensione, gli scienziati possono ora utilizzare gli strati per confrontare la velocità di evoluzione di ogni livello quando un fiume era effettivamente attivo. Infatti, i risultati rafforzano le conclusioni del precedente studio di Ganti, dove aveva dimostrato che i fiumi Precambriani avrebbero potuto essere simili al monocanale, fiumi tortuosi che conosciamo oggi.

Gli scienziati ne avevano dubitato a lungo poiché non c'erano prove conservate nella documentazione stratigrafica. Molti sostenevano che tali fiumi avrebbero avuto bisogno di piante per proteggere le loro sponde, e le piante terrestri dovevano ancora evolversi. Ma invece di non avere migrazioni, in verità è probabile che questi fiumi serpeggiassero così spesso che i loro strati continuavano a cancellarsi. Infatti, altri scienziati hanno scoperto che i fiumi nei paesaggi privi di vegetazione migrano 10 volte più velocemente di quelli con vegetazione.

Le scoperte di Ganti hanno anche ramificazioni per il mondo moderno, dove il cambiamento climatico e l'innalzamento del livello del mare stanno alterando il comportamento dei principali sistemi fluviali. Per capire il nostro futuro, molti scienziati osservano i depositi dei fiumi durante il massimo termico Paleocene-Eocene, quando le temperature medie sono aumentate bruscamente di 5-8 gradi Celsius, paragonabile al cambiamento climatico moderno. L'evidenza suggerisce che i fiumi erano più mobili allora, e ora abbiamo gli strumenti per determinare il perché.

"Sappiamo che l'approvvigionamento di sedimenti ai fiumi sta cambiando a causa dei cambiamenti indotti dall'uomo. Ma quello che non sappiamo è quale traiettoria stiamo inviando ai fiumi a lungo termine, " ha detto Ganti.

"Aumenteremo solo i tassi di migrazione? Renderemo le avulsioni più frequenti? Questa differenza è importante, perché determina la storia delle inondazioni e dove ti svilupperai nei decenni e nei secoli a venire".