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I cambiamenti nell’orbita terrestre potrebbero aver innescato un antico evento di riscaldamento

Victoria Fortiz (a destra), allora studentessa laureata alla Penn State, e Jean Self-Trail, geologo ricercatore presso l'US Geological Survey, lavorano su un campione prelevato dal sito di Howards Tract nel Maryland.

Victoria Fortiz (a destra), allora studentessa laureata alla Penn State, e Jean Self-Trail, geologo ricercatore presso l’US Geological Survey, lavorano su un campione prelevato dal sito di Howards Tract nel Maryland. Credito: Stato Penn

I cambiamenti nell’orbita terrestre che hanno favorito condizioni più calde potrebbero aver contribuito a innescare un rapido evento di riscaldamento globale 56 milioni di anni fa che è considerato un analogo del cambiamento climatico moderno, secondo un team internazionale di scienziati.

“Il massimo termico del Paleocene-Eocene è la cosa più vicina che abbiamo nella documentazione geologica a qualcosa di simile a ciò che stiamo vivendo ora e che potremmo sperimentare in futuro con i cambiamenti climatici “, ha affermato Lee Kump, professore di geoscienze alla Penn State. “C’è stato molto interesse nel risolvere meglio quella storia, e il nostro lavoro affronta importanti domande su ciò che ha innescato l’evento e il tasso di emissioni di carbonio”.

Gli scienziati hanno analizzato campioni di carotaggio da un record ben conservato del PETM vicino alla costa del Maryland usando l’astrocronologia, una tecnica per datare i sedimenti rispetto ai modelli orbitali che si verificano da decine a centinaia di migliaia di anni, noti come cicli di Milankovitch.

Hanno scoperto che la forma dell’orbita terrestre (eccentricità) e l’oscillazione nella sua rotazione (precessione), hanno favorito condizioni più calde all’inizio del PETM e che queste configurazioni orbitali insieme potrebbero aver giocato un ruolo nell’innescare l’evento.

“Un innesco orbitale potrebbe aver portato al rilascio di carbonio che ha causato diversi gradi di riscaldamento globale durante il PETM, in contrasto con quella che è un’interpretazione più popolare al momento secondo cui il massiccio vulcanismo ha rilasciato il carbonio e ha innescato l’evento”, ha affermato Kump, il John Leone Preside del College of Earth and Mineral Sciences.

I risultati, pubblicati sulla rivista Nature Communications , indicano anche che l’inizio del PETM è durato circa 6.000 anni. Le stime precedenti variavano da diversi anni a decine di migliaia di anni. La tempistica è importante per capire la velocità con cui il carbonio è stato rilasciato nell’atmosfera, hanno detto gli scienziati.

“Questo studio ci consente di affinare i nostri modelli del ciclo del carbonio per capire meglio come il pianeta reagisce a un’iniezione di carbonio su queste scale temporali e per restringere le possibilità per la fonte del carbonio che ha guidato il PETM”, ha affermato Mingsong Li, assistente professore presso la School of Earth and Space Sciences dell’Università di Pechino ed ex assistente professore di ricerca di geoscienze presso la Penn State, che è l’autore principale dello studio.

Campione di carota dal sito di Howards Tract nel Maryland.

Campione di carota dal sito di Howards Tract nel Maryland. Credito: Stato Penn

Un inizio di 6.000 anni, insieme alle stime secondo cui 10.000 gigatonnellate di carbonio sono state iniettate nell’atmosfera come gas serra anidride carbonica o metano, indica che circa un gigatonnellata e mezzo di carbonio è stata rilasciata all’anno.

“Questi tassi sono vicini a un ordine di grandezza inferiore al tasso di emissioni di carbonio di oggi, quindi questo è motivo di preoccupazione”, ha affermato Kump. “Ora stiamo emettendo carbonio a un tasso da 5 a 10 volte superiore alle nostre stime di emissioni durante questo evento geologico che ha lasciato un’impronta indelebile sul pianeta 56 milioni di anni fa”.

Gli scienziati hanno condotto un’analisi delle serie temporali del contenuto di calcio e della suscettività magnetica trovati nei nuclei, che sono proxy per i cambiamenti nei cicli orbitali, e hanno utilizzato tali informazioni per stimare il ritmo del PETM.

L’orbita terrestre varia in modi prevedibili e calcolabili a causa delle interazioni gravitazionali con il sole e altri pianeti del sistema solare. Questi cambiamenti influenzano la quantità di luce solare che raggiunge la Terra e la sua distribuzione geografica e quindi influenzano il clima.

“Il motivo per cui c’è un’espressione nella documentazione geologica di questi cambiamenti orbitali è perché influenzano il clima”, ha detto Kump. “E ciò influisce sulla produttività degli organismi marini e terrestri, sulla quantità di precipitazioni, sulla quantità di erosione presente sui continenti e quindi sulla quantità di sedimenti trasportati nell’ambiente oceanico”.

L’erosione dei fiumi paleo Potomac e Susquehanna, che all’inizio del PETM potrebbe aver rivaleggiato con lo scarico del Rio delle Amazzoni, ha trasportato i sedimenti nell’oceano dove sono stati depositati sulla piattaforma continentale. Questa formazione, chiamata Marlboro Clay, si trova ora nell’entroterra e offre uno degli esempi meglio conservati di PETM.

“Possiamo sviluppare storie scavando attraverso gli strati di sedimenti ed estraendo cicli specifici che stanno creando questa storia, proprio come si potrebbe estrarre ogni nota da una canzone”, ha detto Kump. “Naturalmente, alcuni dei record sono distorti e ci sono lacune, ma possiamo usare gli stessi tipi di metodi statistici utilizzati nelle app che possono determinare quale canzone stai cercando di cantare. Puoi cantare una canzone e se ne dimentichi metà le parole e saltare un ritornello, sarà ancora in grado di determinare la canzone, e possiamo usare lo stesso approccio per ricostruire questi record”.

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