Gli scienziati che studiano gli antichi ghiacci antartici stanno scoprendo nuovi dettagli su come il clima terrestre sia cambiato negli ultimi 3 milioni di anni. Analizzando sia il ghiaccio che le minuscole sacche d’aria intrappolate al suo interno, i ricercatori stanno costruendo una ricostruzione più lunga e completa delle condizioni climatiche del passato.
Due nuovi studi pubblicati sulla rivista Nature rivelano uno schema sorprendente. Mentre il pianeta si è gradualmente raffreddato in questo periodo, i livelli di gas serra che intrappolano il calore nell’atmosfera sono diminuiti solo leggermente.
Un mistero climatico di lunga data
Da oltre un secolo, gli scienziati sanno che la Terra era significativamente più calda circa 3 milioni di anni fa. Le prove includono fossili di foreste temperate e subtropicali ritrovati in luoghi come l’Alaska e la Groenlandia, così come antiche linee costiere lungo la costa orientale degli Stati Uniti, dalla Georgia alla Virginia, che dimostrano che il livello del mare era molto più alto.
Tuttavia, la ragione di questo periodo caldo e del successivo raffreddamento è rimasta poco chiara. Una delle principali difficoltà è stata quella di ricostruire con precisione sia le temperature globali che i livelli di gas serra risalenti a un periodo così remoto.
Alla ricerca del ghiaccio più antico dell’Antartide
La nuova ricerca proviene dal National Science Foundation Center for Oldest Ice Exploration, noto come COLDEX, un progetto collaborativo guidato dall’Oregon State University. Il team si concentra sull’individuazione e l’analisi di alcuni dei ghiacci più antichi della Terra.
Gli studi sono stati condotti da Julia Marks-Peterson, dottoranda presso la OSU, e da Sarah Shackleton, che ha svolto il lavoro come ricercatrice post-dottorato presso l’Università di Princeton e ora è professoressa presso la Woods Hole Oceanographic Institution. Hanno esaminato antichi ghiacci recuperati da Allan Hills, una regione unica situata ai margini della calotta glaciale dell’Antartide orientale.
A differenza dei tipici siti di carotaggio del ghiaccio, Allan Hills contiene ghiaccio che è stato spinto verso l’alto e deformato dai movimenti all’interno della calotta glaciale. Questo interrompe la stratificazione originale, quindi invece di una linea temporale continua, i ricercatori ottengono “istantanee” delle condizioni climatiche in diversi momenti del passato.
“Queste istantanee estendono le registrazioni climatiche ricavate dai ghiacci molto più indietro di quanto fosse possibile in precedenza”, ha affermato Ed Brook, direttore del progetto COLDEX e paleoclimatologo presso il College of Earth, Ocean, and Atmospheric Sciences dell’OSU. “Queste registrazioni più lunghe sollevano anche nuove domande sull’evoluzione climatica della Terra e su quanto indietro nel tempo potremmo arrivare con i dati ricavati dalle carote di ghiaccio.”
Il raffreddamento degli oceani rivelato dai gas intrappolati
Uno studio ha utilizzato le misurazioni dei gas nobili conservati nelle bolle d’aria intrappolate per stimare le variazioni della temperatura oceanica nel tempo. Questi gas forniscono un segnale globale delle condizioni oceaniche.
I risultati mostrano che la temperatura media degli oceani è diminuita di circa 2-2,5 gradi Celsius negli ultimi 3 milioni di anni. Mentre ricerche precedenti avevano documentato un raffreddamento in superficie, questo studio ha scoperto che la tempistica del raffreddamento è stata diversa tra le acque superficiali e gli strati più profondi.
“I gas nobili presenti nel ghiaccio offrono un modo unico per osservare i cambiamenti della temperatura oceanica”, ha affermato Shackleton. “Altri metodi possono fornire informazioni sulla temperatura oceanica in un singolo sito, ma questo offre una visione più globale.”
Gran parte del raffreddamento complessivo si è verificato inizialmente, a partire da circa 3 milioni di anni fa e per circa 1 milione di anni. Questo periodo coincide con la formazione di grandi calotte glaciali nell’emisfero settentrionale. Al contrario, le temperature superficiali degli oceani sono diminuite più gradualmente fino a circa 1 milione di anni fa. I ricercatori ipotizzano che questa differenza possa essere collegata a cambiamenti nel modo in cui il calore si trasferisce tra la superficie e le profondità oceaniche.
I livelli dei gas serra mostrano solo lievi variazioni
Utilizzando gli stessi campioni di ghiaccio, Marks-Peterson e il suo team hanno prodotto le prime misurazioni dirette dei livelli di anidride carbonica e metano relativi agli ultimi 3 milioni di anni.
Le loro scoperte indicano che i livelli di anidride carbonica sono rimasti generalmente al di sotto delle 300 parti per milione durante questo periodo. Circa 2,7 milioni di anni fa, i livelli erano di circa 250 parti per milione, per poi diminuire leggermente di circa 20 parti per milione circa 1 milione di anni fa. I livelli di metano sono rimasti stabili intorno alle 500 parti per miliardo.
Alcune stime precedenti, basate su sedimenti antichi, suggerivano livelli più elevati di anidride carbonica, ma i risultati sono stati variabili. Ciò evidenzia l’importanza di estendere le registrazioni delle carote di ghiaccio a periodi più remoti nel tempo per migliorarne la precisione.
Al contrario, i livelli di gas serra oggi sono molto più elevati. Secondo la National Oceanic and Atmospheric Administration, nel 2025 la concentrazione di anidride carbonica ha raggiunto una media di 425 parti per milione, mentre quella di metano ha toccato le 1.935 parti per miliardo.
Non solo i gas serra hanno plasmato il clima della Terra.
I risultati suggeriscono che i gas serra da soli non spiegano completamente la tendenza al raffreddamento a lungo termine. Altri fattori hanno probabilmente giocato un ruolo significativo, tra cui le variazioni della riflettività terrestre, i cambiamenti nella vegetazione e nella copertura glaciale, e le variazioni nella circolazione oceanica.
“La nostra speranza è che questo lavoro affini la nostra visione dei climi più caldi del passato e migliori la nostra comprensione di come interagiscono i diversi elementi del sistema terrestre”, ha affermato Marks-Peterson.
Il ghiaccio ancora più antico potrebbe contenere ulteriori risposte.
La ricerca sta già sollevando nuovi interrogativi. Gli scienziati coinvolti nel progetto COLDEX continuano ad analizzare campioni di ghiaccio più antichi per ricostruire il clima in epoche ancora più remote.
I ricercatori hanno recentemente individuato, alla base di una carota di roccia, del ghiaccio che potrebbe avere fino a 6 milioni di anni e stanno ora analizzando questi campioni. Sono inoltre in corso nuove perforazioni per individuare altro ghiaccio antico.
Gli scienziati stanno lavorando per migliorare i metodi di ricostruzione dei livelli di anidride carbonica, studiare altri gas intrappolati nel ghiaccio e comprendere meglio come si conserva il ghiaccio antichissimo. Questi sforzi potrebbero contribuire a individuare nuovi siti per future perforazioni e ad ampliare ulteriormente la conoscenza della storia climatica della Terra.
Il progetto COLDEX è supportato dall’Ufficio dei Programmi Polari della NSF, dal Programma del Centro Scientifico e Tecnologico dell’Ufficio delle Attività Integrative della NSF e dall’Università Statale dell’Oregon. Il lavoro sul campo in Antartide è supportato dal Programma Antartico degli Stati Uniti e finanziato dalla NSF. Il supporto per le perforazioni nel ghiaccio è fornito dal Programma di Perforazione del Ghiaccio degli Stati Uniti della NSF e la conservazione dei campioni di ghiaccio è a cura della Struttura per le Cariche di Ghiaccio della NSF a Denver, in Colorado.
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