Il clima terrestre ha oscillato tra periodi freddi e caldi per milioni di anni. Durante i cosiddetti “periodi interglaciali tiepidi” – fasi calde tra 800.000 e 430.000 anni fa – le concentrazioni di CO2 atmosferica erano solo di circa 240-260 ppm (parti per milione, ovvero molecole per milione di molecole d’aria). I periodi interglaciali successivi hanno raggiunto valori di 280-300 ppm. A titolo di confronto, la concentrazione odierna ha superato le 420 ppm. Il motivo per cui questi precedenti periodi caldi fossero più freddi rimaneva finora poco chiaro. Ora, un nuovo studio, pubblicato su Nature Communications, evidenzia l’Oceano Antartico, l’oceano che circonda il Polo Sud, come fattore decisivo.
“I nostri dati mostrano per la prima volta che una stratificazione più forte dell’Oceano Antartico è stata cruciale per i periodi interglaciali relativamente freddi prima dell’Evento di Mid-Brunhes“, afferma il Dott. Huang Huang, autore principale dello studio, che ha completato il dottorato di ricerca presso GEOMAR nel 2019 e ora lavora presso il Laboratorio Laoshan di Qingdao (Cina).
L’Evento di Mid-Brunhes si riferisce a un significativo cambiamento climatico verificatosi circa 430.000 anni fa. In seguito a questo evento, i periodi interglaciali sono diventati più caldi, più lunghi e con livelli di CO2 più elevati nell’atmosfera.
“Con il nostro nuovo approccio metodologico, siamo stati persino in grado di rilevare variazioni a breve termine nell’oceano, fornendoci una visione molto più dettagliata delle dinamiche dell’Oceano Antartico”.
Uno sguardo al passato con un’innovativa tecnologia laser
Per rispondere al quesito di ricerca, il team ha analizzato una crosta di ferromanganese raccolta dal margine continentale antartico a una profondità di circa 1.600 metri. Queste croste crescono estremamente lentamente e registrano la firma chimica dell’acqua marina per centinaia di migliaia di anni.
Utilizzando una nuova tecnica laser, nota come ablazione laser 2D, in cui minuscoli campioni di materiale vengono vaporizzati con precisione e poi analizzati, i ricercatori hanno studiato la composizione isotopica del piombo conservato nella crosta. Gli isotopi del piombo rivelano quanto fossero mescolati gli strati d’acqua oceanici in passato. Un nuovo metodo consente anche la datazione assoluta degli strati dello stesso campione di crosta. In questo modo, i cambiamenti climatici del passato possono essere ricostruiti con un’altissima risoluzione temporale.
“Questo nuovo metodo laser apre possibilità completamente nuove per la ricostruzione climatica“, afferma il Dott. Jan Fietzke, fisico e responsabile del laboratorio LA-ICP-MS presso GEOMAR. “Ci consente di acquisire una migliore comprensione del ruolo dell’Oceano Antartico nel ciclo globale del carbonio, che è rilevante anche per prevedere i futuri sviluppi climatici”.
Stratificazione più forte: i processi oceanici determinano il clima
I dati mostrano che durante i periodi interglaciali tiepidi, l’Oceano Antartico era più fortemente stratificato: gli strati d’acqua superiori e inferiori si mescolavano meno. Ciò significava che più carbonio rimaneva immagazzinato nelle profondità oceaniche invece di raggiungere l’atmosfera. Una minore concentrazione di CO2 atmosferica, a sua volta, determinava un effetto serra più debole, temperature antartiche più fredde e probabilmente anche una calotta glaciale antartica più estesa.
I risultati evidenziano il ruolo cruciale dei cambiamenti oceanici nella sensibilità del sistema climatico terrestre.
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