Potenti inondazioni hanno scavato profondi canyon sulla Terra. Una nuova ricerca suggerisce che questo potrebbe aver richiesto meno energia di quanto si pensasse in precedenza. Raccogliendo tali dati, però, potrebbe essere esigente.

"Abbiamo applicato così tanta forza che la zattera si è quasi piegata come una vongola, "dice Willem van der Bilt.

Ricorda una tranquilla giornata di settembre nel nord dell'Islanda nel 2018. Su un piccolo lago chiamato Ástjörn, lui e un collega erano in piedi su una zattera costituita da una piattaforma di metallo in cima a un gommone. Un terzo collega era stato mandato a riva, mentre i due ricercatori del Bjerknes Center for Climate Research e del Dipartimento di Geoscienze dell'Università di Bergen hanno faticato a portare a termine il loro lavoro.

Sotto di essi, un tubo di plastica era stato premuto per cinque metri nei sedimenti del lago, abbastanza profondo da tagliare cinquemila anni di argilla e sabbia depositate. Abbastanza profondo da essere bloccato.

Questo era il tipo di lavoro che avevano fatto molte volte prima. I campioni di sedimenti dal fondo dell'oceano e dai laghi sono una delle fonti di dati più importanti per i paleoclimatologi. Strato per strato, fango e piante marce si depositano sul fondo, il materiale più antico più in basso e il materiale più giovane in cima, costruendo un archivio di tutto ciò che l'acqua ha conservato per migliaia di anni.

Questa volta, le condizioni erano insolite. Il tubo era bloccato nella cenere vulcanica, e la zattera di metallo gemeva e gemeva.

"Abbiamo premuto sul nucleo di sedimento con un cric, mentre guardiamo con ansia la battigia e ci chiediamo:possiamo nuotare abbastanza velocemente per raggiungerla, "dice Willem van der Bilt. "Era piuttosto terrificante."

Trovato resti di megainondazioni

Con un sussulto, è uscito il tubo con il nucleo, e la zattera tenuta. Il loro sforzo non è stato vano. All'interno del tubo, hanno trovato prove di tre grandi inondazioni che hanno cambiato il paesaggio più drasticamente di quanto avrebbero potuto fare. Le inondazioni sono state grandi, ma non così grande.

I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Communications Earth &Environmenttoday, di Willem van der Bilt e colleghi del Bjerknes Center for Climate Research, l'Università di Bergen, Università metropolitana di Manchester, Istituto reale olandese per la ricerca sul mare, Università di Utrecht e Università John Moores di Liverpool.

I ricercatori concludono che profondi canyon e gole potrebbero essere stati formati da inondazioni meno voluminose di quanto si pensasse in precedenza. Come implicazione, l'acqua corrente può anche fare più danni di quanto si pensi. Ciò rende i risultati importanti ben al di là di una regione scarsamente popolata nel nord dell'Islanda.

Il lago lungo il fiume

Ástjörn non faceva parte del loro piano di viaggio originale. Willem van der Bilt lo chiama un progetto parallelo di un progetto parallelo. Gli scienziati si trovavano nel nord dell'Islanda per svolgere un lavoro sul campo per un altro progetto. Avevano completato il lavoro quando arrivarono su questo laghetto sulla mappa.

Una volta che l'idea è stata piantata, non avevano motivo per non andarci. Stavano già guidando con un'attrezzatura di carotaggio lunga diversi metri sul tetto della loro auto.

Ástjörn si trova a valle di una delle cascate più imponenti d'Europa, Dettifoss, nel fiume Jökulsá á Fjöllum. Il nome significa fiume glaciale dalle montagne. Attraverso profondi canyon, questo fiume conduce l'acqua di disgelo dal lato settentrionale del secondo ghiacciaio più grande d'Europa, Vatnajökull, all'oceano sul lato settentrionale dell'Islanda. Attraverso i secoli, l'acqua vorticosa ha scavato gole, in alcuni punti quasi un centinaio di metri di profondità.

Ma Ástjörn non fa parte del fiume, ecco perché ha attratto Willem van der Bilt. I laghi che avevano già esaminato, sono regolarmente alimentati con acqua di disgelo di Vatnajökull. Ástjörn si trova su un altopiano a lato e sopra Jökulsá á Fjöllum, separato dalla pianura fluviale da un alto muro di testa.

"Mi è venuto in mente che se il fiume dovesse straripare, sedimenti alluvionali si raccolgono nel lago, ", dice. "Solo in seguito ci siamo resi conto che si trattava di una ricerca significativa ambientata su un argomento particolare:le megainondazioni in Islanda".

La barriera che blocca l'ingresso a Ástjörn si trova a 30 metri sopra la pianura del fiume. Nemmeno le inondazioni primaverili più energiche raggiungono quell'altezza. vulcani, sono necessarie la rottura di dighe di ghiaccio e il lavaggio dell'acqua del ghiacciaio. Un'alluvione che si verifica una volta ogni mille anni richiede ajökulhlaup.

Inondazioni dal ghiaccio

Se ci fossero state persone in Islanda 3500 anni fa, potrebbero aver notato del fumo bianco su Vatnajökull. Il vapore acqueo saliva e si condensava in nuvole di minuscole goccioline. Ore, giorni o settimane dopo, il fumo era diventato grigio, e grossi grumi di cenere si depositarono in una depressione nella superficie del ghiaccio.

I ghiacciai non sono immobili, e per Vatnajökull, nemmeno il terreno sottostante. Ci sono vulcani attivi, e durante le eruzioni il calore scioglie il ghiaccio del ghiacciaio soprastante. Enormi laghi si accumulano, arginato dal ghiacciaio. Il livello dell'acqua sale, e quando le dighe di ghiaccio alla fine si rompono, l'acqua scorre giù attraverso i fiumi. Tali inondazioni sono chiamate inondazioni di esplosione del lago glaciale, o con il loro nome islandese, jökulhlaup, come se il ghiacciaio stesso scendesse di corsa dalla montagna.

Il flusso d'acqua può durare per alcune ore o giorni. Questo è successo 3500 anni fa e diverse volte prima e dopo, abbastanza da ritagliare il canyon che divide il paesaggio che circonda Jökulsá á Fjöllum.

Se il diluvio è davvero grande, l'acqua può attraversare la barriera sul lato settentrionale di Ástjörn.

Come il cemento

Tornato nel laboratorio di Bergen, Willem van der Bilt ha aperto il nucleo di sedimento e lo ha diviso in due metà. Tre distinti, si potevano vedere strati grigi tra il limo, sabbia e resti di piante.

"Sembrava cemento, " dice. "Abbiamo potuto vedere immediatamente che si trattava di sedimenti alluvionali".

I sedimenti alluvionali sono polvere fine, terreno dal substrato roccioso vulcanico sotto Vatnajökull. Le analisi di laboratorio hanno mostrato che sono finiti a Ástjörn durante le inondazioni intorno al 1350, 1500 e 3500 anni fa.

Gli scienziati paleo usano spesso il carbonio per datare vecchi materiali. In Islanda, la datazione al carbonio è complicata. I vulcani emettono CO ₂ Nell'aria, e mentre l'ambiente assorbe carbonio da questo gas, la cronologia è disturbata. Ma le eruzioni vulcaniche possono anche essere usate come segnatempo.

Nei sedimenti di Ástjörn c'erano minuscole particelle di vetro che potevano essere ricondotte a specifiche, eruzioni documentate in Islanda. Che il fiume aveva inondato queste tre volte, era già noto, ma le particelle vulcaniche hanno permesso di determinare l'ora con maggiore precisione.

Un Mississippi islandese

Poiché avevano trovato sedimenti da queste gigantesche inondazioni nel lago stjörn, normalmente scollegato, potevano calcolare la quantità di acqua che aveva scavato il canyon a Jökulsá á Fjöllum. Il numero che hanno inventato, era molto più piccolo di quanto ipotizzato in precedenza.

Anche se Ástjörn e i suoi dintorni erano un nuovo territorio per Willem van der Bilt, scoprì presto che altri scienziati avevano già esaminato le inondazioni ei canyon di Jökulsá á Fjöllum. Esistevano simulazioni idrologiche dei livelli di piena nel fiume, e si sapeva quando si erano formate diverse parti delle profonde gole. Durante le inondazioni più estreme, il canyon è stato scavato così intensamente che la posizione della cascata Dettifoss si è spostata molto più in alto nel fiume. Tali modifiche erano state datate.

Simulazioni di alluvione rese disponibili, ha mostrato che l'acqua scorre in Ástjörn quando lo scarico nel fiume raggiunge i 20000 metri cubi al secondo, quasi quanto nel Mississippi o nel Brahmaputra. Tali inondazioni avevano scaricato i sedimenti simili al cemento che i ricercatori avevano trovato, inondazioni abbastanza grandi da consentire all'acqua di attraversare la soglia sul lato settentrionale del lago.

Se la portata supera 130000 metri cubi al secondo, l'acqua può entrare ad Ástjörn anche da sud. Una potente cascata avrebbe quindi spazzato via la maggior parte dei sedimenti già presenti. Nessun segno di un tale evento è stato visto nei cinquemila anni di dati coperti da questo nucleo di sedimenti.

Così, Willem van der Bilt e i suoi colleghi potrebbero concludere che le tre inondazioni, nei loro secondi più violenti, aveva portato tra 20000 e 130000 metri cubi d'acqua attraverso le gole di Jökulsá á Fjöllum.

Questo è meno di un terzo delle precedenti stime della corrente necessaria per creare quelle gole. Ovviamente, l'acqua è stata lavata in modo più efficiente del previsto.

L'acqua diventa una rettificatrice

Quando i laghi sotto Vatnajökull sfondano la diga di ghiaccio, non solo acqua, ma anche masse di sabbia e argilla scorrono lungo il letto del fiume.

"Il fiume si comporta come carta vetrata, "Spiega Willem van der Bilt.

La sabbia alla deriva consente all'acqua dell'inondazione di macinare più roccia di quanto avrebbe potuto fare l'acqua pura.

Che tipo di minerale che incontra l'acqua, anche importa. A Jökulsá á Fjöllum la lava si è solidificata formando colonne di basalto. Quando enormi quantità di acqua scorre intorno e sopra queste colonne, si rompono, si ribaltano e vengono trascinati via dalla corrente. In questo modo, canyon e gole vengono scavati più rapidamente di quanto farebbero se il substrato roccioso dovesse essere eroso granello dopo granello.

Le scoperte di Willem van der Bilt confermano ciò che le simulazioni al computer hanno mostrato negli ultimi anni. È necessaria meno acqua del previsto per lasciare segni significativi nel paesaggio. Questo è stato osservato anche nelle inondazioni stagionali. Questo studio è il primo a documentare che vale anche per le megainondazioni che si verificano solo una volta al millennio.

Come un altro pianeta

"Senza le piante, L'Islanda sembrerebbe quasi Marte, "dice Willem van der Bilt.

Ástjörn è circondato da pascoli, betulla e salice, ma sotto il manto verde, il paesaggio assomiglia a quello del nostro pianeta vicino. I canyon su Marte sono segni di un passato con megaalluvioni, eventi che dobbiamo confrontare con i fiumi della Terra per conoscerne l'estensione.

"Mi piacerebbe andare su Marte per il lavoro sul campo, ma non vedo che accadrà presto, " Willem van der Bilt ride.

L'Islanda è raggiungibile in poche ore. Ci sono pochi posti al mondo in cui i geologi possono avvicinarsi ai poteri della natura. Alluvioni della portata descritta nel nuovo studio, dopotutto si verificano con una frequenza di uno su mille anni. Non passano molti decenni tra le inondazioni minori di Vatnajökull, e nel 1996 si è verificata un'alluvione piuttosto grande. Ma anche se l'acqua si avvicinò nel 1725, le inondazioni non hanno mai raggiunto Ástjörn in tempi storici.

Le megaalluvioni di Willem van der Bilt sono segni in un nucleo di sedimenti e numeri presi da un modello al computer. Resti secchi di acqua che una volta scorreva. Vedere una vera megaalluvione da un elicottero sarebbe un'altra cosa. Così, se si è verificato di nuovo?

"Io andrei, " dice. "Dalla sicurezza di un aereo, e sapendo che le persone a terra sono fuori pericolo, Mi piacerebbe vedere un pezzo dell'azione. me ne andrei assolutamente".