Il cambiamento climatico sta influenzando il nostro pianeta in modi che vanno oltre il riscaldamento globale e l’innalzamento del livello del mare. Un nuovo studio condotto da ricercatori dell’ETH Zurich, sostenuto dalla NASA, rivela che lo scioglimento delle masse di ghiaccio in Groenlandia e in Antartide sta rallentando la rotazione della Terra, allungando così la durata delle giornate.
Il meccanismo alla base di questo fenomeno è stato illustrato da Benedikt Soja, professore di Geodesia Spaziale al Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e Geomatica dell’ETH Zurich: “È come quando una pattinatrice su ghiaccio esegue una piroetta, inizialmente tenendo le braccia vicine al corpo e poi allungandole. La rotazione inizialmente veloce diventa più lenta perché le masse si allontanano dall’asse di rotazione, aumentando l’inerzia fisica“. In termini fisici, questo fenomeno è governato dalla legge di conservazione del momento angolare, che si applica anche alla rotazione della Terra. Con la Terra che gira più lentamente, le giornate si allungano, sebbene in modo minimo.
Il gruppo di ricercatori guidati da Soja ha pubblicato 2 nuovi studi nelle riviste Nature Geoscience e Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) su come il cambiamento climatico influisce sul movimento polare e sulla lunghezza del giorno. Nello studio pubblicato su PNAS, i ricercatori dimostrano che il cambiamento climatico sta aumentando la durata del giorno di pochi millisecondi oltre i 86.400 secondi attuali. Ciò è dovuto al fatto che l’acqua si sposta dai poli verso le latitudini inferiori, rallentando così la velocità di rotazione della Terra.
Un’altra causa di questo rallentamento è l’attrito delle maree, innescato dalla Luna. Tuttavia, lo studio giunge a una conclusione sorprendente: se l’emissione di gas serra da parte dell’uomo continuerà e la Terra si riscalderà di conseguenza, l’impatto sul rallentamento della rotazione terrestre potrebbe superare l’effetto della Luna, che ha influenzato l’aumento della lunghezza del giorno per miliardi di anni. “Noi esseri umani abbiamo un impatto sul nostro pianeta maggiore di quanto pensiamo,” conclude Soja, “e ciò naturalmente rappresenta una grande responsabilità per il futuro del nostro pianeta“.
Oltre al rallentamento della rotazione, lo scioglimento dei ghiacci sta anche cambiando l’asse di rotazione della Terra. Gli studiosi hanno osservato questo movimento polare, che, su un lungo periodo, può raggiungere i 10 metri ogni 100 anni. Questo fenomeno non è dovuto solo allo scioglimento delle calotte polari, ma anche ai movimenti che avvengono all’interno della Terra. Nelle profondità del mantello terrestre, dove la roccia diventa viscosa a causa dell’alta pressione, si verificano spostamenti nel tempo. Anche i flussi di calore nel metallo liquido del nucleo esterno terrestre, che generano il campo magnetico terrestre, contribuiscono a questi spostamenti di massa.
In uno studio pubblicato su Nature Geoscience, il team di Soja ha mostrato come il movimento polare risulti dai processi individuali nel nucleo, nel mantello e dai cambiamenti climatici in superficie. “Per la prima volta, presentiamo una spiegazione completa delle cause del movimento polare a lungo termine,” afferma Mostafa Kiani Shahvandi, dottorando del gruppo di Soja e autore principale dello studio. “In altre parole, ora sappiamo perché e come l’asse di rotazione della Terra si muove rispetto alla crosta terrestre“.
Uno degli aspetti più rilevanti dello studio è la scoperta che i processi sulla Terra e al suo interno sono interconnessi e si influenzano reciprocamente. “Il cambiamento climatico sta causando lo spostamento dell’asse di rotazione terrestre e sembra che il feedback dalla conservazione del momento angolare stia cambiando anche le dinamiche del nucleo terrestre,” spiega Soja. Kiani Shahvandi aggiunge: “Il cambiamento climatico in corso potrebbe quindi influenzare i processi nel profondo della Terra più di quanto si pensasse in precedenza“. Tuttavia, questi effetti sono minimi e non rappresentano un rischio significativo.
Per lo studio sul movimento polare, i ricercatori hanno utilizzato le cosiddette reti neurali informate dalla fisica, metodi innovativi di intelligenza artificiale in cui le leggi e i principi della fisica vengono applicati per sviluppare algoritmi di apprendimento automatico particolarmente potenti e affidabili. Kiani Shahvandi è stato supportato da Siddhartha Mishra, professore di Matematica al ETH Zurich e specialista in questo campo.
Gli algoritmi sviluppati da Kiani Shahvandi hanno permesso di registrare per la prima volta tutti i diversi effetti sulla superficie terrestre, nel mantello e nel nucleo, e di modellare le loro possibili interazioni. Il risultato delle loro simulazioni mostra come i poli rotazionali della Terra si siano mossi dal 1900 ad oggi. Questi valori modellati sono in eccellente accordo con i dati reali forniti dalle osservazioni astronomiche del passato e dai satelliti negli ultimi 30 anni, permettendo così anche previsioni per il futuro.
Questi cambiamenti, sebbene piccoli, devono essere presi in considerazione nella navigazione spaziale, ad esempio quando si invia una sonda su un altro pianeta. “Anche un lieve scostamento di appena un cm sulla Terra può diventare una deviazione di centinaia di metri sulle enormi distanze coinvolte,” afferma Soja. “Altrimenti, non sarà possibile atterrare in un cratere specifico su Marte“.
