Autore: Leonardo Debbia

Di solito si pensa che i ghiacciai si comportino come delle enormi levigatrici. Durante la loro avanzata sul terreno, raschiano e trascinano via tutto quello che incontrano, vegetazione, suolo e anche la superficie del substrato roccioso sul quale scorrono.

Così, gli scienziati sono rimasti alquanto sorpresi nello scoprire un antico paesaggio di tundra conservato sotto la calotta glaciale della Groenlandia, uno spessore di ben due chilometri di ghiaccio. 

“Abbiamo trovato suolo organico rimasto congelato sul fondo del ghiacciaio per più di due milioni e mezzo di anni”, ha affermato il geologo Paul Bierman dell’Università del Vermont, fornendo una valida prova che la calotta glaciale della Groenlandia è molto più antica di quanto ritenuto finora, magari attraversando anche svariati periodi di riscaldamento globale.

Bierman ha pubblicato i risultati della sua scoperta pochi giorni fa sulla rivista Science.

La Groenlandia è una terra di grande interesse per scienziati e politici, in quanto la stabilità futura della sua enorme massa di ghiaccio – delle dimensioni dell’Alaska e seconda solo alla calotta antartica – avrebbe un’influenza fondamentale sul livello globale dei mari qualora questa copertura ghiacciata si sciogliesse per effetto del riscaldamento climatico causato dalle attività umane.

“L’antico terreno sotto la calotta glaciale della Groenlandia aiuta a svelare un importante interrogativo che accompagna il cambiamento climatico”, ha dichiarato Dylan Rood, co-autore del nuovo studio delle Scottish Universities Environmental Research Centre e della Università della California, Santa Barbara. “Come fanno le grandi calotte ghiacciate a sciogliersi e quindi a riformarsi in risposta ai cambiamenti di temperatura?”.

La scoperta indica che anche nei periodi più caldi, sotto la calotta di ghiaccio, il centro della Groenlandia ha mantenuto una propria stabilità, permettendo al paesaggio della tundra di rimanere conservato intatto per più di due milioni e mezzo di anni e numerosi eventi alterni di riscaldamento e raffreddamento.

“E’ opinione comune che i ghiacciai spoglino efficacemente l’ambiente su cui si muovono, lasciando un paesaggio ripulito e abraso”, ha detto Lee Corbett, un ricercatore del team di Bierman. “Noi dimostriamo che non è così. La calotta glaciale della Groenlandia non agisce come un agente erosivo e il suo nucleo centrale è praticamente rimasto invariato da circa tre milioni di anni a questa parte”.

Invece di levigare e scolpire il paesaggio, lo strato ghiacciato è stato congelato sul terreno; “un frigorifero che ha conservato un antico paesaggio”, secondo le parole di Bierman.

Gli scienziati hanno testato diciassette campioni di ‘ghiaccio sporco’ provenienti dal nucleo posto a quaranta piedi.

Da questi sedimenti Bierman e un team di ricercatori del Laboratorio di Nuclidi Cosmogenici dell’Università del Vermont, hanno estratto una rara forma di berillio, un isotopo chiamato berillio-10, che si forma al suolo durante la caduta di raggi cosmici. Più suolo rimane esposto, più isotopo si forma, per cui la misurazione del contenuto in isotopi costituisce per i geologi una sorta di orologio.

I ricercatori si aspettavano di trovare nei sedimenti di fondo roccia erosa dal ghiacciaio e soltanto piccolissime particelle dell’isotopo del berillio, dato che il tempo di esposizione all’aria si presumeva alquanto ridotto. Sono quindi rimasti alquanto stupiti nel constatare che nel limo del fondo vi era una elevata quantità di berillio, che significava che quella roccia era stata esposta alla luce solare per molto tempo.

La concentrazione di berillio pareva doversi tradurre in milioni di anni.

La nuova ricerca mostra che “il terreno era rimasto stabile ed esposto in superficie tra i 200mila e il milione di anni prima di essere coperto dal ghiaccio”, ha osservato Ben Crosby, dell’Idaho State University, che faceva parte del team di ricerca.

Per una verifica e un’ulteriore conferma, sono stati misurati anche l’azoto e il carbonio che avrebbero potuto essere stati lasciati da eventuale materiale organico. Ebbene, queste analisi hanno confermato che il substrato era stato interessato anche da una copertura vegetale.

“La composizione trovata indica che il paesaggio pre-glaciale poteva corrispondere benissimo ad una zona di tundra parzialmente boscosa”, dice Andrea Lini, dell’università del Vermont.

“La Groenlandia era davvero verde, anche se questo risale a milioni di anni fa!” ha concluso Rood.

Rilevamenti eseguiti nel permafrost dell’Alaska hanno dato analoghi contenuti di berillio nel suolo, suggerendo che l’antico paesaggio groenlandese poteva somigliare all’attuale tundra dell’Alaska. 

Leonardo Debbia

Guardando l’immensa distesa ondulata di sabbia dorata che sembra non avere né un inizio né una fine, con le dune imponenti che si stagliano contro un cielo terso e arroventato, si fa fatica a immaginare che quei luoghi, all’apparenza ostili e inospitali, abbiano potuto ospitare un tempo vallate lussureggianti di vegetazione, percorse da ruscelli e torrenti.

Eppure,nel corso dei millenni, il Sahara ha alternato fasi di verdeggiante pianura a fasi di dura siccità. Durante i periodi in cui era resa fresca dalle piante ed era solcata dai corsi d’acqua, questa regione ospitò anche una discreta varietà di vita animale, compreso quella umana.

I bioarcheologi Christopher Stojanowski e Kelly Knudson, dell’Arizona State University, stanno ora studiando i resti di queste antiche popolazioni, cercando di capire come il cambiamento climatico abbia influenzato le loro capacità e le necessità di spostamenti in quella parte di mondo.

Il sito di ricerca dei due studiosi si trova nel centro del Niger. Conosciuto come Gobero, durante l’Olocene medio, circa 5-7mila anni fa, è stato sede di un grande lago.

Gli uomini che a quel tempo eressero le loro capanne intorno all’antico lago praticavano la caccia, una rudimentale agricoltura e la pesca. Qualcuno allevava bestiame.

Insieme ad altri collaboratori dell’Università di Chicago, Stojanowski ha diretto gli scavi del sito, riportando alla luce numerosi reperti scheletrici.

Tornato all’Arizona State University, nel laboratorio archeologico di chimica, Knudson ha campionato ossa e smalto dei denti e utilizzato le impronte chimiche per determinare le origini degli antichi individui, così come ha cercato di delineare meglio i luoghi in cui avevano trascorso la loro esistenza.

I risultati dello studio suggeriscono che queste popolazioni avevano scelto varie strategie di mobilità territoriale, spostandosi in relazione ai cambiamenti climatici, ma che verso la fine della loro occupazione della zona del lago, quando l’ambiente divenne più asciutto, questi popoli del Sahara diventarono sicuramente ancora più mobili.

“L’aspetto più interessante di questa ricerca è che ci consente di ottenere informazioni dall’insieme di varie discipline – antropologia, chimica e geologia – per comprendere come gli esseri umani in passato abbiano reagito ad una modifica radicale dell’ambiente, divenuto secco e asciutto”, dice Knudson.

Aggiunge Stojanowski “I dati sembrano indicare che questo passaggio verso una maggiore mobilità sia avvenuto solo alla fine della sequenza archeologica, fatto che suggerisce che le risposte alle crescenti condizioni aride dovettero verificarsi solo quando l’ambiente divenne insopportabile”.

Stojanowski e Knudson sono docenti presso la Scuola di Evoluzione Umana e Cambiamento sociale nel College of Liberal Arts and Sciences ed hanno pubblicato il loro studio sull’American Journal of Physical Anthropology.

Anche se gli individui oggetto della ricerca vissero e morirono migliaia di anni fa, secondo Knudson la civiltà attuale avrebbe molto da imparare da loro.

Capire come si siano adattati alle condizioni aride può essere d’aiuto per le popolazioni attuali e quelle future per poter affrontare e risolvere le sfide climatiche.

Stojanowski sottolinea che una lezione da imparare potrebbe essere che è purtroppo nella natura umana ignorare un problema, come può essere il degrado ambientale, finchè non si è costretti ad affrontarlo seriamente.

“In questo caso, il Sahara ne usciva sempre vincitore”, afferma lo studioso. “Il risultato, però, è stato che un vivace centro di vita e di esperienza umana, esistente da oltre 5000 anni, è stato completamente abbandonato e ceduto alle sabbie”.

Leonardo Debbia
21 aprile 2014

Gli scienziati dell’Alfred Wegener Institute, Centro Helmholtz per la ricerca polare e marina (AWI), servendosi di simulazioni complesse, hanno chiarito un presunto paradosso climatico avvenuto nel Miocene.

Quando, circa 14 milioni di anni fa, la calotta antartica crebbe fino ad assumere le dimensioni che conserva ancora oggi, il clima non divenne contemporaneamente più rigido su tutta la Terra. Al contrario, ci furono regioni che divennero, sia pure di poco, addirittura più calde.

Come si spiega questa apparente contraddizione fisica?

I climatologi tedeschi hanno ora scoperto che l’espansione dello strato di ghiaccio sul continente antartico ha, di fatto, innescato cambiamenti nella circolazione dei venti, delle correnti oceaniche e del ghiaccio marino nell’Oceano Antartico tali che, alla fine, sono stati raggiunti sviluppi apparentemente opposti.

I risultati della ricerca svolta sono stati pubblicati sulla rivista Nature Geoscience.

Dal punto di vista geologico la calotta di ghiaccio dell’Antartide è ancora relativamente giovane. Come i ricercatori del clima hanno appreso dai campioni di sedimenti e dai gusci dei foraminiferi calcarei, la calotta di ghiaccio è cresciuta fino alle attuali dimensioni all’incirca verso i 14 milioni di anni fa, come detto sopra.

Durante questo processo di accrescimento, la temperatura superficiale dell’Oceano Meridionale aumentò di tre gradi centigradi, un fenomeno apparentemente contraddittorio, per il quale per lungo tempo i climatologi non erano riusciti a dare alcuna spiegazione.

“Pensando che la calotta di ghiaccio antartica si è accresciuta fino ad assumere le dimensioni attuali in un periodo di 100mila anni, sembra ragionevole supporre che i processi climatici abbiano ulteriormente incrementato l’effetto di raffreddamento. Si potrebbe ipotizzare, ad esempio, che l’espansione dello strato di ghiaccio abbia portato ad una maggiore riflessione di energia solare nello spazio, e di conseguenza, l’aria che attraversava il continente diventasse più fredda, mentre i forti venti spazzavano il mare aperto, raffreddando l’acqua e originando enormi quantità di ghiaccio marino. Tuttavia, i dati climatici in nostro possesso delineano uno scenario diverso”, afferma il ricercatore climatico dell’AWI, Gregor Knorr che, insieme al collega Gerritt Lohman, è riuscito a descrivere le condizioni climatiche in un modello ‘atmosfera-oceano’ accoppiati e, in questo modo, ad esaminare quello che la formazione della calotta antartica è andata a mutare nell’innesco del sistema climatico.

“I risultati della nostra simulazione indicano che la temperatura dell’aria sul continente scese effettivamente di ben 22 gradi centigradi allorchè lo strato di ghiaccio si accrebbe, evento che portò al raffreddamento di alcune regioni dell’Oceano Meridionale.

Al tempo stesso, tuttavia, la temperatura superficiale del Mare di Weddell, salì fino a 6 gradi centigradi”, dichiara Knorr.

Gli scienziati dell’AWI hanno cercato le cause di questi cambiamenti contrari e apparentemente ‘anomali’ nei loro modelli sperimentali, individuandole nella circolazione dei venti.

“L’espansione della calotta antartica produsse cambiamenti nei modelli della circolazione d’aria sul Mare di Weddell. Come conseguenza, avvenne un cambiamento anche nel flusso di acqua calda verso il polo e il ghiaccio marino di questa regione diminuì”, spiegano i modellisti climatici dell’AWI.

Questi cambiamenti in superficie ebbero ripercussioni nelle acque profonde che, a loro volta, li rifletterono nuovamente sulle acque superficiali con un effetto di feedback, in un modo sconosciuto finora ai ricercatori, dando origine ad aumenti di temperatura.

“I nostri modelli di calcolo ci hanno aiutato a comprendere meglio i processi del sistema Terra”, chiarisce Knorr. “Oggi possiamo spiegare come la formazione della calotta antartica

abbia influenzato le oscillazioni delle temperature nell’Oceano Meridionale di quel periodo e come i cambiamenti climatici produssero i loro effetti sui sedimenti marini”.

“Da un lato, i nostri risultati dimostrano che siamo in grado di comprendere i processi climatici mediante i modelli appositamente elaborati per interpretare i dati della storia del clima. D’altro canto, i risultati confermano anche che i meccanismi di feedback climatici sono sostanzialmente più complessi di quanto ci si aspettasse”, dice Gerrit Lohmann.

Alla domanda se questi modelli di calcolo possono essere validi per elaborare previsioni sui futuri cambiamenti climatici, sulla base dei dati forniti dai cambiamenti attuali, Gregor Knorr risponde: “No, non direttamente, dal momento che l’arco di tempo preso in considerazione nelle simulazioni è molto lungo rispetto ad una previsione di quel che potrà accadere entro 100 anni, un tempo relativamente breve. Tuttavia non si può escludere a priori che meccanismi simili a quelli del passato possano ripetersi anche su tempi più brevi”.

Leonardo Debbia
15 aprile 2014

Un gruppo di ricercatori, guidati da un biologo della Washington State University (WSU), ha scoperto che le zone aride del pianeta assorbono inaspettatamente grandi quantità di carbonio quando aumentano i livelli di anidride carbonica nell’atmosfera.

I risultati della ricerca aiutano gli scienziati a stimare più accuratamente il bilancio del carbonio sulla Terra, stabilendo quanto ne rimane nell’atmosfera sotto forma di CO2 – fatto che contribuisce al riscaldamento globale – e quanto invece ne viene assorbito dalla terra o dal mare in altre forme che necessitano di carbonio.

“Va sottolineata l’importanza di questi ecosistemi aridi”, dice Dave R.Evans, docente di Scienze biologiche, specializzato in Ecologia e Cambiamento globale alla WSU. “Si tratta di una riduzione importante di anidride carbonica, dato che quando i livelli di CO2 atmosferica salgono, questi ecosistemi, consumando il carbonio, possono aiutare ad abbassare la percentuale di CO2 nell’atmosfera. Anche se gli ecosistemi aridi non potranno catturarlo tutto, sicuramente, con questo processo, costituiscono un valido aiuto per il pianeta”.

I risultati, pubblicati sulla rivista Nature Climate Change, arrivano dopo un nuovo esperimento, durato 10 anni, consistito nell’esposizione di alcuni terreni nel deserto del Mojave a livelli elevati di anidride carbonica simili a quelli che si prevede possano essere raggiunti nel 2050.

Una volta asportato il suolo fino alla profondità di un metro e raccolte le piante locali, è stata misurata la quantità di anidride carbonica assorbita.

L’idea dell’esperimento è maturata tra gli scienziati delle Università di Reno e Las Vegas, in Nevada.

Lo studio ha affrontato una delle grandi incognite del riscaldamento globale: la reazione degli ecosistemi terrestri all’assorbimento di anidride carbonica quando questa aumenta in atmosfera.

Le zone aride che ricevono meno di 10 centimetri di pioggia all’anno coprono un’ampia fascia del globo, che si estende dai 30 gradi di latitudine nord ai 30 di latitudine sud.

Questa fascia, se considerata insieme alle aree semi-desertiche, quelle cioè che ricevono meno di 20 centimetri di pioggia all’anno, occupa dunque quasi la metà della superficie terrestre.

I suoli forestali contengono più materiale organico e trattengono, di conseguenza, più carbonio, ma data la grande estensione delle zone aride, giocano un ruolo importante nel bilancio totale del carbonio terrestre, dato che la Terra si riscalda perchè i gas che intrappolano il calore si accumulano nell’atmosfera.

Lavorando sul Sito Nazionale della Sicurezza del Nevada, i ricercatori hanno contrassegnato nove appezzamenti di forma ottagonale di circa 75 metri di larghezza ciascuno.

Tre lotti sono stati ‘trattati’ con aria contenente una concentrazione di 380 ppm (parti per milione) di CO2, corrispondenti agli attuali livelli di anidride carbonica. Tre lotti sono stati esposti a concentrazioni di 550 ppm, i livelli di CO2 previsti per il 2050, mentre i rimanenti tre non hanno ricevuto alcun particolare trattamento.

L’anidride carbonica è stata alimentata mediante tubi in PVC con una traccia chimica che poteva essere rilevata durante le analisi di suolo, piante e altre biomasse.

L’analisi eseguita da Benjamin Harlow, dello Stable Isotope Core Laboratory presso la WSU, suggerisce che i suoli aridi, in futuro, possono incrementare il loro assorbimento di carbonio in percentuali stimate dal 15 al 28 per cento dell’importo assorbito attualmente dalla superficie terrestre.

L’esperimento non tiene conto di altre possibili modifiche derivanti dal cambiamento climatico, come il variare delle temperature, delle precipitazioni e del riscaldamento.

Eppure, dice Evans: “Sono rimasto sorpreso della grandezza dell’assorbimento di carbonio che siamo stati in grado di rilevare dopo 10 anni, perché 10 anni non è un periodo di tempo molto lungo nella vita di un ecosistema”.

Mentre gli ecosistemi forestali tendono ad immagazzinare carbonio nella materia vegetale, i ricercatori hanno scoperto che nel Mojave il carbonio era stato riassorbito per una maggiore attività dalla rizosfera, la zona di microrganismi del suolo attorno alle radici delle piante.

Da un punto di vista ottimista, la ricerca suggerisce che con il 2050 gli ecosistemi aridi prenderanno più carbonio dall’atmosfera di quanto a loro necessiti.

Ma una potenziale causa di preoccupazione riguarda che cosa possa accadere a questi ecosistemi, con la popolazione del pianeta che cresce e la gente che cerca sempre nuovi luoghi per vivere.

“La terra è estremamente preziosa”, afferma Evans. “Queste zone aride potranno diventare popolose e allora non sappiamo proprio quale potrà essere in realtà il futuro bilancio del carbonio”.

Leonardo Debbia
12 aprile 2014