L'Oceano Artico era coperto da banchi di ghiaccio spesso fino a 900 metri ed è stato riempito interamente di acqua dolce almeno due volte negli ultimi 150, 000 anni. Questa sorprendente scoperta, riportato nell'ultimo numero della rivista Natura , è il risultato di una ricerca a lungo termine degli scienziati dell'Alfred Wegener Institute e del MARUM. Con un'analisi dettagliata della composizione dei depositi marini, gli scienziati hanno potuto dimostrare che l'Oceano Artico così come i mari nordici non contenevano sale marino in almeno due periodi glaciali. Anziché, questi oceani erano pieni di grandi quantità di acqua dolce sotto uno spesso scudo di ghiaccio. Quest'acqua potrebbe quindi essere rilasciata nell'Atlantico settentrionale in periodi di tempo molto brevi. Tali improvvisi apporti di acqua dolce potrebbero spiegare rapide oscillazioni climatiche per le quali non era stata precedentemente trovata una spiegazione soddisfacente.

Circa 60, 000 a 70, 000 anni fa, in una parte particolarmente fredda dell'ultima glaciazione, gran parte del Nord Europa e del Nord America erano coperti da calotte glaciali. La calotta glaciale europea copriva una distanza di oltre 5000 chilometri, dall'Irlanda e dalla Scozia attraverso la Scandinavia fino al bordo orientale del Mare di Kara (Oceano Artico). In Nord America, gran parte di quello che oggi è conosciuto come il Canada fu sepolto sotto due grandi calotte glaciali. Anche la Groenlandia e parti della costa del Mare di Bering furono ghiacciate. Com'era la situazione del ghiaccio anche più a nord, nell'Oceano Artico? Era coperto da uno spesso ghiaccio marino, o forse con le lingue di queste vaste calotte di ghiaccio galleggiavano su di essa, ben oltre il Polo Nord?

Finora le risposte scientifiche a queste domande sono state più o meno ipotetiche. A differenza dei depositi a terra, dove massi erratici, morene e valli glaciali sono gli evidenti punti di riferimento dei ghiacciai, solo poche tracce di vaste piattaforme di ghiaccio erano state trovate finora nell'Oceano Artico. I geoscienziati dell'Alfred Wegener Institute Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI) e del MARUM Center for Marine Environmental Sciences dell'Università di Brema hanno ora raccolto prove esistenti dall'Oceano Artico e dai mari nordici, e lo ha combinato con nuovi dati per arrivare a una conclusione sorprendente.

Secondo il loro studio, le parti galleggianti delle calotte glaciali settentrionali coprivano gran parte dell'Oceano Artico negli ultimi 150, 000 anni. Una volta circa 70, 000-60, 000 anni fa e anche circa 150, 000-130, 000 anni fa. In entrambi i periodi, acqua dolce accumulata sotto il ghiaccio, creando un Oceano Artico completamente fresco per migliaia di anni.

"Questi risultati significano un vero cambiamento nella nostra comprensione dell'Oceano Artico nei climi glaciali. Per quanto ne sappiamo, questa è la prima volta che viene preso in considerazione un rinfrescamento completo dell'Oceano Artico e dei mari nordici, che si verifica non solo una volta, ma due volte, "dice il primo autore, Dott. Walter Geibert, geochimico presso l'Istituto Alfred Wegener.

Il torio è assente nei sedimenti, quindi l'acqua salina doveva essere assente

La loro scoperta si basa su analisi geologiche di dieci carote di sedimenti provenienti da diverse parti dell'Oceano Artico, Stretto di Fram e mari nordici. I depositi accatastati rispecchiano la storia climatica dei glaciali passati. Quando si esaminano e si confrontano i record di sedimenti, i geoscienziati hanno scoperto che mancava un indicatore importante, sempre negli stessi due intervalli. "Nell'acqua salata del mare, il decadimento dell'uranio naturale porta sempre alla produzione dell'isotopo torio-230. Questa sostanza si accumula sul fondo del mare, dove rimane rilevabile per un tempo molto lungo grazie alla sua emivita di 75, 000 anni, "Spiega Walter Geibert.

Perciò, i geologi usano spesso questo isotopo di torio come orologio naturale. "Qui, la sua ripetuta e diffusa assenza è l'omaggio che ci svela l'accaduto. Secondo le nostre conoscenze, l'unica spiegazione ragionevole per questo modello è che l'Oceano Artico è stato riempito di acqua dolce due volte nella sua storia più giovane, in forma congelata e liquida, " co-autore e micropaleontologo Dr. Jutta Wollenburg, anche dall'AWI, spiega.

Una nuova immagine dell'Oceano Artico

Come può un grande bacino oceanico, collegata da diversi stretti con il Nord Atlantico e l'Oceano Pacifico, diventare completamente fresco? "Un tale scenario è percepibile se ci rendiamo conto che nei periodi glaciali, i livelli globali del mare erano fino a 130 m più bassi di oggi, e le masse di ghiaccio nell'Artico potrebbero aver limitato ulteriormente la circolazione oceanica, " afferma il co-autore professor Ruediger Stein, geologo presso l'AWI e il MARUM.

I collegamenti poco profondi come lo Stretto di Bering o i suoni dell'Arcipelago canadese all'epoca erano sopra il livello del mare, interrompendo completamente il collegamento con l'Oceano Pacifico. Nei mari nordici, grandi iceberg o lastre di ghiaccio che si estendono sul fondo del mare limitavano lo scambio di masse d'acqua. Il flusso dei ghiacciai, ice melt in summer, and rivers draining into the Arctic Ocean kept delivering large amounts of fresh water to the system, at least 1200 cubic kilometers per year. A part of this amount would have been forced via the Nordic Seas through the sparse narrow deeper connections in the Greenland-Scotland Ridge into the North Atlantic, hindering saline water from penetrating further north. This resulted in the freshening of the Arctic Ocean.

"Once the mechanism of ice barriers failed, heavier saline water could fill the Arctic Ocean again, " Walter Geibert says. "We believe that it could then quickly displace the lighter freshwater, resulting in a sudden discharge of the accumulated amount of freshwater over the shallow southern boundary of the Nordic Seas, the Greenland-Scotland-Ridge, into the North Atlantic."

A concept that assumes that enormous amounts of freshwater were stored in the Arctic Ocean and available for rapid release would help understanding the connection between a range of past climate fluctuations. It would also offer an explanation for some apparent discrepancies between different ways of reconstructing past sea levels. "The remains of coral reefs have pointed to a somewhat higher sea level in certain cold periods than reconstructions from Antarctic ice cores, or reconstructions from the calcareous shells of small marine organisms, would suggest, " explains Walter Geibert. "If we now accept that freshwater may not only have been stored in solid form on land, but some of it also in liquid form in the ocean, the different sea level reconstructions agree better and we can reconcile the location of the coral reefs with calculations of the freshwater budget."

Freshwater release from the Arctic Ocean might also serve as an explanation for some abrupt climate change events during the last glacial period. During such events, temperatures in Greenland could rise by 8-10 degree centigrade within a few years, only returning to the original cold glacial temperatures over the course of hundreds or thousands of years. "We see an example here of a past Arctic climate tipping point of the Earth system. Now we need to investigate in more detail how these processes were interconnected, and evaluate how this new concept of the Arctic Ocean helps in closing further gaps in our knowledge, in particular in view of the risks of manmade climate change, " says Walter Geibert.