Il dottor Straume spiega l'importanza di questo progetto e ciò che inizialmente ha suscitato l'interesse del team per il collegamento:"Sono interessato al collegamento tra evoluzione topografica e cambiamenti climatici, in particolare le conseguenze dell'apertura e della chiusura di passaggi oceanici strategici.

"Esplorare il collegamento con la Terra profonda, cosa che facciamo qui, è forse ciò che mi ha incuriosito di più di questo progetto. Evidenzia come alcune delle interazioni postulate tra l'interno della Terra, la superficie solida e l'oceano/atmosfera stiano diventando sempre più accessibili alla ricerca quantitativa." esplorazione.

"I risultati di questo articolo mostrano che la dinamica dell'interno della Terra potrebbe aver influenzato l'elevazione della superficie in luoghi in cui probabilmente ha contribuito ai cambiamenti nella circolazione oceanica, nella biogeografia e nel clima. I cambiamenti passati nella topografia e i meccanismi che causano tali cambiamenti, sono importante per comprendere i cambiamenti climatici su scale temporali geologiche (nel corso di milioni di anni)."

Per fare ciò, il dottor Straume ha digitalizzato mappe paleogeografiche e altri dati disponibili dell’Eurasia, dell’Arabia e del Nord Africa per generare modelli digitali di elevazione della topografia passata, confrontandoli con nuovi modelli di formazione della topografia dinamica durante lo stesso intervallo di tempo. Inoltre, il team ha inserito dati sedimentologici sul campo per delimitare i confini della via marittima della Siberia occidentale, nonché dati biologici per indicare la migrazione delle specie attraverso le masse continentali, indicando così quando la via marittima era aperta o chiusa.

Esplorando il processo in modo più dettagliato, il dottor Straume rivela come il team è stato in grado di ricostruire la topografia su scale temporali geologiche:"Le mappe sono digitalizzate separatamente per ciascuna delle placche tettoniche su cui ci siamo concentrati in questo studio, sulla base di mappe tettoniche-sedimentarie-palinspastiche". e altri dati disponibili.

"I contorni di ciascuna unità geologica sono stati disegnati manualmente, creando poligoni individuali per ciascuna unità per ogni intervallo di tempo geologico. Successivamente, abbiamo assegnato le elevazioni alle unità, le abbiamo unite in una griglia che abbracciava la regione di interesse e abbiamo modellato i cambiamenti tra i tempi dove non disponiamo di dati. Le mappe sono relativamente accurate su scala più ampia, tuttavia, ci sono notevoli incertezze a livello regionale sia nel tempo che nello spazio che abbiamo tentato di minimizzare considerando anche altri dati e il contesto tettonico e geodinamico.>

Le ricostruzioni mostrano che l'Eurasia era coperta da un mare poco profondo nell'Eocene (56–33,9 Ma), mentre anche l'Arabia era inondata da un mare epicontinentale (interno) in questo periodo finché non emerse per diventare terrestre nel tardo Miocene (~ 11,6 Ma). La collisione tra Eurasia e Arabia alla fine portò alla chiusura della Tethys Seaway ~20 Ma, un passaggio profondo che collegava gli oceani Atlantico e Indo-Pacifico. I moderni modelli di circolazione oceanica derivano da questa chiusura, influenzando il trasferimento di calore, nutrienti e masse d'acqua all'interno e attraverso i bacini oceanici dall'equatore ai poli.

"La chiusura del Tethys Seaway è stata importante per la circolazione oceanica, nel senso che ha limitato il trasporto dall'Oceano Indiano all'Oceano Atlantico, il che potrebbe influenzare la forza della Circolazione Meridionale dell'Atlantico e quindi avere un impatto sul clima a livello globale", afferma il Dr. Straume.

"Se non fosse stato chiuso, l'apertura nell'Atlantico avrebbe potuto essere più debole di quanto lo sia oggi. Inoltre, probabilmente ha avuto un certo impatto sullo sviluppo dei monsoni asiatici di tipo moderno. La chiusura ha anche formato un ponte terrestre che i mammiferi attraversavano, giocando un ruolo nella loro dispersione biogeografica nell'Africa settentrionale, in Arabia e in Eurasia."

Il dottor Straume e colleghi hanno studiato il ruolo della convezione del mantello per spiegare questi cambiamenti utilizzando le misurazioni attuali della tomografia sismica (imaging dell’interno della Terra utilizzando onde sismiche provenienti da terremoti ed esplosioni) e le velocità dei movimenti delle placche litosferiche. Questi sono stati poi utilizzati per "lavorare all'indietro" e determinare anomalie di densità nel mantello nel tempo, che potrebbero essere collegate alla topografia dinamica.

Il gruppo di ricerca suggerisce che esiste un buon livello di confidenza per le ricostruzioni del mantello durante il Cenozoico, ma questo diminuisce nel tempo geologico e quindi limita l'uso di questa tecnica ulteriormente nell'eone Fanerozoico e oltre.

Il dottor Straume suggerisce:"Il livello di confidenza per le ricostruzioni del mantello e la corrispondente topografia paleodinamica diminuisce rapidamente indietro nel tempo. È difficile fornire una misura quantitativa di questa incertezza, ma generalmente qualsiasi cosa prima di ~ 60 Ma non è molto affidabile. la densità del mantello diventa più stratificata e la velocità del flusso diminuisce più indietro nel tempo. Inoltre, le regioni che oggi sperimentano un'attività di risalita/pennacchio del mantello potrebbero diventare inaffidabili prima perché l'avvezione all'indietro non tiene conto di quanto tempo questo è stato attivo."

Tuttavia, gli scienziati hanno trovato una chiara correlazione tra gli eventi della topografia dinamica e i cambiamenti paleogeografici nella rotta marittima della Siberia occidentale, così come in Eurasia, con anomalie topografiche paleodinamiche negative rispetto alle moderne topografie dinamiche.

Secondo i modelli, il Mar Eurasiatico della Siberia occidentale era fino a 800 m più basso durante l'Eocene rispetto ai giorni nostri. Ciò indica il ruolo che la convezione del mantello potrebbe aver avuto nella trasformazione dei paesaggi marini e terrestri della Terra, con la risalita sotto l’Eurasia e la subduzione sotto il Mare della Tetide. Hanno esplorato ulteriormente il ruolo dell'eustazia, il cambiamento del livello del mare dovuto al sollevamento o all'abbassamento del terreno, per spiegare l'apertura della via marittima della Siberia occidentale, ma hanno stabilito che questo non avrebbe potuto agire da solo per produrre la via marittima.

Comprendere l'apertura e la chiusura delle antiche vie marittime è importante a causa delle implicazioni per l'oceanografia e la dispersione biogeografica degli organismi sia nell'oceano che sulle masse terrestri.

I cambiamenti nei modelli di circolazione oceanica potrebbero aver avuto conseguenze significative per il trasporto di calore dai tropici ai poli durante uno dei periodi più caldi degli ultimi 66 milioni di anni, il massimo termico del Paleocene-Eocene, e una via marittima aperta della Siberia occidentale potrebbe aver contribuito a questo trasporto di calore in quel momento.

Ulteriori informazioni: Eivind O. Straume et al, Impatto della convezione del mantello e della topografia dinamica sulla paleogeografia cenozoica dell'Eurasia centrale e della via marittima della Siberia occidentale, Earth and Planetary Science Letters (2024). DOI:10.1016/j.epsl.2024.118615

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