Le forze che modellano la superficie terrestre sono registrate in una serie di registrazioni naturali, dagli anelli degli alberi alle formazioni di grotte.

In un recente studio, i ricercatori dell'Università del Texas ad Austin mostrano che un altro record naturale, i sedimenti ammassati ai margini del bacino, offre agli scienziati un potente strumento per comprendere le forze che hanno modellato il nostro pianeta nel corso di milioni di anni, con implicazioni sulla comprensione dei giorni nostri

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Geologia e utilizza un modello computerizzato per collegare modelli distinti nei depositi sedimentari ai cambiamenti climatici e all'attività tettonica.

"Stiamo cercando di trovare un modo per distinguere la tettonica e i segnali climatici, ", ha affermato l'autore principale Jinyu Zhang, un ricercatore associato presso il Bureau of Economic Geology di UT. "Utilizzando questo modello numerico abbiamo improvvisamente questo potere di simulare il mondo sotto tettonica e clima diversi".

Zoltán Sylvester e Jacob Covault, entrambi ricercatori dell'ufficio, coautore del documento.

I geoscienziati hanno a lungo cercato nei bacini sedimentari indizi sul clima passato della Terra. Questo perché l'apporto di sedimenti è strettamente legato a fattori ambientali, come pioggia o nevicata, che influenzano la creazione di sedimenti attraverso l'erosione e il trasporto di sedimenti attraverso un paesaggio e in un bacino. I fattori tettonici influenzano anche la creazione di sedimenti, con sollevamento crescente associato a più sedimenti e sollevamento decrescente con meno.

Però, nonostante la conoscenza dell'approvvigionamento di sedimenti sia collegata al clima e alla tettonica, i ricercatori hanno affermato che si sa poco su come i cambiamenti in questi fenomeni influenzino direttamente il modo in cui i sedimenti si depositano lungo i margini del bacino su scale temporali lunghe.

Questo studio cambia questo, con Zhang che utilizza il programma per computer open source pyBadlands per creare un modello 3D "dalla sorgente al pozzo" che tiene traccia dei cambiamenti nelle precipitazioni, il sollevamento tettonico e il livello del mare influenzano l'erosione e la deposizione dei sedimenti. Il modello utilizza la topografia ispirata alle montagne dell'Himalaya e al delta del fiume Indo per tracciare il sedimento mentre si fa strada dalle montagne, attraverso un sistema fluviale, e si deposita in un margine del bacino per milioni di anni.

"Questo è uno dei primi [modelli] a mettere la parte dell'evoluzione del paesaggio con la risposta stratigrafica, risposta deposizionale, e fallo in 3D, " Ha detto Covault. "Jinyu ha fatto davvero un grande passo nel mettere insieme tutto questo."

I ricercatori hanno eseguito 14 diversi scenari, ciascuno con un diverso clima, tettonico, e le impostazioni del livello del mare, in un periodo di tempo simulato di 30 milioni di anni per studiare i cambiamenti nella topografia del paesaggio e la deposizione dei sedimenti.

I diversi scenari hanno creato modelli distinti nella deposizione dei sedimenti, che ha permesso ai ricercatori di trarre conclusioni generali su come i fattori tettonici e climatici influenzano la crescita del margine del bacino. Per esempio, i cambiamenti nel sollevamento impiegano milioni di anni per influenzare il cambiamento nei sedimenti del margine del bacino, ma una volta che questi cambiamenti sono in vigore, stabiliscono una nuova linea di base per il comportamento. In contrasto, i cambiamenti nelle precipitazioni causano un cambiamento molto più brusco, seguito da un ritorno al comportamento deposizionale osservato prima del cambiamento climatico.

Gli scenari hanno mostrato che il livello del mare potrebbe potenzialmente complicare la trasmissione del segnale di cambiamento tettonico nel bacino. Per esempio, un aumento del livello del mare ha allagato le regioni costiere e ha interferito con il sedimento che raggiungeva il margine del bacino. Ma quando questo scenario è stato abbinato a un aumento delle precipitazioni, la riserva di sedimenti era abbastanza grande da raggiungere il margine del bacino.

Gary Hampson, un professore dell'Imperial College di Londra che non faceva parte dello studio, ha affermato che il modello fornisce importanti linee guida per i geologi che cercano di ricostruire il passato della Terra.

"I risultati aumentano la sicurezza con cui i geologi possono interpretare le storie tettoniche e climatiche negli archivi geologici dei margini dei bacini, " Egli ha detto.

Zhang ha trascorso gli ultimi due anni imparando il linguaggio di programmazione Python in modo da poter usare il software pyBadlands, che è stato sviluppato da Tristan Salles dell'Università di Sydney.

Silvestro, che sfrutta strumenti simili per studiare l'erosione e la sedimentazione nei sistemi fluviali, ha affermato che gli strumenti informatici a disposizione dei geologi stanno rendendo le domande di vecchia data ma fondamentali nelle geoscienze più accessibili che mai.

"È un momento emozionante, " ha detto. "E 'sempre più facile indagare il record stratigrafico in modo quantitativo".