24 milioni di anni fa - transizione dall'Oligocene al Miocene Credit:Alfred-Wegener-Institut, Katharina Hochmuth
La storia glaciale dell'Antartico è attualmente uno degli argomenti più importanti nella ricerca sul clima. Come mai? Perché il peggioramento del cambiamento climatico solleva una domanda chiave:come hanno reagito le masse di ghiaccio del continente meridionale ai cambiamenti tra le fasi fredde e calde in passato, e come lo faranno in futuro? Un team di esperti internazionali, guidato da geofisici dell'Istituto Alfred Wegener, Centro Helmholtz per la ricerca polare e marina (AWI), ha ora gettato nuova luce su nove intervalli cruciali nella storia del clima dell'Antartico, diffusa in 34 milioni di anni, ricostruendo la profondità dell'Oceano Antartico in ciascuno di essi. Queste nuove mappe offrono approfondimenti su ad es. i corsi passati delle correnti oceaniche, e mostra che, nelle passate fasi calde, le grandi calotte glaciali dell'Antartide orientale hanno reagito ai cambiamenti climatici in modo simile a come stanno facendo oggi le calotte glaciali dell'Antartide occidentale. Le mappe e l'articolo disponibile gratuitamente sono appena stati pubblicati nella rivista online Geochimica, Geofisica, geosistemi , una pubblicazione dell'American Geological Union.
L'Oceano Antartico è uno dei pilastri più importanti del sistema climatico terrestre. La sua corrente circumpolare antartica, la corrente più potente del pianeta, collega il Pacifico, Oceano Atlantico e Oceano Indiano, e ha efficacemente isolato il continente antartico e le sue masse di ghiaccio dal resto del mondo per oltre 30 milioni di anni. Allora e ora, le correnti oceaniche possono fluire solo dove l'acqua è sufficientemente profonda e non ci sono ostacoli come ponti di terra, isole, creste sottomarine e altipiani che bloccano la loro strada. Di conseguenza, chiunque cerchi di capire la storia del clima e la storia glaciale dell'Antartico ha bisogno di sapere esattamente come apparivano le strutture in profondità e in superficie del fondo dell'Oceano Antartico in un lontano passato.
I ricercatori di tutto il mondo possono ora trovare queste informazioni in nuovi, mappe a griglia ad alta risoluzione del fondo oceanico e approcci di modellazione dei dati preparati da un team di esperti internazionali guidati da geoscienziati dell'AWI, che coprono nove intervalli cruciali nella storia del clima dell'Antartico. "Nel corso della storia della Terra, la geografia dell'Oceano Australe è costantemente cambiata, mentre le placche continentali si scontravano o si allontanavano, si formarono creste e montagne sottomarine, masse di ghiaccio spingevano sedimenti depositati attraverso le piattaforme continentali come bulldozer, e l'acqua di disgelo trasportavano i sedimenti dalla terra al mare, ", afferma il geofisico e co-autore dell'AWI Dr. Karsten Gohl. Ogni processo ha cambiato la profondità dell'oceano e, in alcuni casi, le correnti. Le nuove mappe a griglia mostrano chiaramente come la struttura superficiale del fondale oceanico si è evoluta in 34 milioni di anni, con una risoluzione di ca. 5 x 5 chilometri per pixel, rendendoli 15 volte più precisi dei modelli precedenti.
Il set di dati riflette i risultati di 40 anni di ricerca geoscientifica in Antartide
Per ricostruire i fondali del passato, gli esperti hanno raccolto dati geoscientifici sul campo da 40 anni di ricerca antartica, che hanno poi combinato in un modello computerizzato del fondale marino dell'Oceano Antartico. La base era costituita da profili sismici raccolti nel corso di oltre 150 spedizioni geoscientifiche e che, quando messo end-to-end, coprire mezzo milione di chilometri. Nella riflessione sismica, vengono emesse onde sonore, penetrando nel fondale marino fino a una profondità di diversi chilometri. Il segnale riflesso viene utilizzato per produrre un'immagine degli strati di sedimenti stratificati sotto la superficie, un po' come tagliare una fetta di torta, che rivela i singoli strati. Gli esperti hanno quindi confrontato gli strati identificati con le carote di sedimenti delle regioni corrispondenti, che ha permesso loro di determinare l'età della maggior parte degli strati. In un ultimo passaggio, hanno usato un modello al computer per "tornare indietro nel tempo" e calcolare quali depositi di sedimenti erano già presenti nell'Oceano Antartico a intervalli specifici, e fino a che profondità nel fondo marino si estendevano nelle rispettive epoche.
Punti di svolta nella storia del clima dell'Antartico
Hanno applicato questo approccio a nove intervalli chiave nella storia del clima dell'Antartico, compreso ad es. la fase calda del primo Pliocene, cinque milioni di anni fa, che è ampiamente considerato un potenziale modello per il nostro clima futuro. Allora il mondo era in media da 2 a 3 gradi Celsius più caldo di oggi, in parte perché la concentrazione di anidride carbonica nell'atmosfera raggiungeva i 450 ppm (parti per milione). L'IPCC (rapporto speciale IPCC sull'oceano e la criosfera in un clima che cambia, 2019) ha citato questa concentrazione come lo scenario migliore per l'anno 2100; a giugno 2019 il livello era di 415 ppm. Allora, le piattaforme di ghiaccio antartiche che ora galleggiavano sull'oceano molto probabilmente erano completamente crollate. "Sulla base dei depositi di sedimenti possiamo dire, Per esempio, che in epoche estremamente calde come il Pliocene, le grandi calotte glaciali nell'Antartide orientale hanno reagito in modo molto simile a quello che stiamo attualmente vedendo nelle calotte glaciali dell'Antartide occidentale, " riferisce la dottoressa Katharina Hochmuth, il primo autore dello studio ed ex geofisico dell'AWI, che ora sta conducendo ricerche presso l'Università di Leicester, UK.
Di conseguenza, le nuove mappe forniscono dati su importanti condizioni climatiche di cui i ricercatori di tutto il mondo hanno bisogno per simulare accuratamente lo sviluppo delle masse di ghiaccio nelle loro calotte glaciali e nei modelli climatici, e per produrre previsioni più affidabili. I ricercatori possono anche scaricare i set di dati corrispondenti dal database del sistema terrestre dell'AWI PANGAEA.
Oltre ai ricercatori dell'AWI, allo studio hanno preso parte esperti delle seguenti istituzioni:(1) Istituto di ricerca scientifica di tutta la Russia per la geologia e le risorse minerarie dell'oceano, San Pietroburgo, Russia; (2) Università statale di San Pietroburgo, Russia; (3) Università della Tasmania, Australia; (4) Scienza GNS, Hutt inferiore, Nuova Zelanda; e (5) l'Istituto Nazionale di Oceanografia e Geofisica Applicata, Italia.
Le mappe a griglia rappresentano la geografia dell'Oceano Antartico nei seguenti intervalli chiave nella storia del clima e nella storia glaciale dell'Antartico:
I dati sulle carote di sedimenti sono stati raccolti in progetti di ricerca geoscientifica condotti in connessione con il Deep Sea Drilling Project (DSDP), Programma di perforazione oceanica (ODP), Programma integrato di perforazione oceanica, e International Ocean Discovery Program (IODP).
