I ricercatori hanno individuato un “punto di svolta” circa 2,7 milioni di anni fa, quando le condizioni climatiche globali passarono da relativamente calde e stabili a fredde e caotiche, a causa dell’espansione delle calotte glaciali continentali nell’emisfero settentrionale. In seguito a questa transizione, il clima terrestre iniziò a oscillare tra periodi interglaciali caldi ed ere glaciali rigide, legate ai lenti e ciclici cambiamenti dell’orbita terrestre. Tuttavia, i periodi glaciali successivi a questo punto di non ritorno divennero molto più variabili, con ampie oscillazioni di temperatura su scale temporali relativamente brevi, di circa mille anni. Un team internazionale di ricercatori, guidato dall’Università di Cambridge, ha analizzato le impronte chimiche presenti nei carotaggi di acque profonde, prelevati sotto i fondali marini al largo delle coste del Portogallo. Hanno esaminato la composizione chimica dei sedimenti, in particolare i rapporti tra elementi come calcio, titanio, zirconio e stronzio, per ricostruire la velocità con cui il clima stava cambiando.
“La situazione rimase relativamente tranquilla fino a 2,7 milioni di anni fa, quando iniziammo a vedere le prime prove di forti ‘ondate di freddo’“, ha affermato il professor David Hodell, del Dipartimento di Scienze della Terra di Cambridge, che ha guidato la ricerca. “Questi eventi potrebbero essere stati precursori di eventi futuri, perché 2,5 milioni di anni fa iniziamo a osservare un modello distinto di molteplici e rapide oscillazioni del clima terrestre, su scale temporali di migliaia di anni. Da allora in poi, la variabilità è stata una caratteristica persistente del clima glaciale, il che è coerente con quanto osserviamo nelle carote di ghiaccio della Groenlandia durante l’ultima era glaciale“.
La crescita delle calotte glaciali e il rapido cambiamento climatico millenario sembrano essere andati di pari passo. Questo modello di variabilità è risultato coerente in diverse carote prelevate da siti diversi, a conferma del fatto che i segnali riflettono eventi climatici diffusi, non solo variazioni locali. “Questo è il periodo in cui il ciclo glaciale-interglaciale ha davvero preso piede“, ha affermato Hodell. “I periodi glaciali non erano solo freddi, ma anche molto variabili, con ampie oscillazioni di temperatura su scale temporali relativamente brevi”.
Questo punto di svolta climatico coincise con l’emergere del genere Homo, il gruppo a cui appartengono gli esseri umani moderni, suggerendo che le oscillazioni climatiche potrebbero aver avuto un ruolo nel plasmare l’evoluzione umana primitiva. I risultati sono pubblicati sulla rivista Science.
L’area di studio
Le carote di sedimenti sono state recuperate sotto il fondale marino al largo del Portogallo durante una spedizione dell’International Ocean Discovery Program (IODP). I sedimenti in questa zona si accumulano così rapidamente e costantemente da registrare la storia climatica con una risoluzione solitamente riscontrabile solo nelle carote di ghiaccio polare. Tuttavia, queste carote di sedimenti si estendono milioni di anni più indietro nel tempo rispetto alle carote di ghiaccio, consentendo ai ricercatori di analizzare gli ultimi 5,3 milioni di anni di storia climatica.
“Sono rimasto sorpreso dalla superba qualità e risoluzione dei campioni di sedimenti, nonché dal dettaglio dei segnali climatici registrati al loro interno“, ha affermato Hodell.
Il primo arrivo diffuso di “detriti trasportati dal ghiaccio”
La comparsa di rapidi cambiamenti climatici nei nuclei di sedimenti coincide con un altro importante cambiamento nell’Atlantico settentrionale: il primo arrivo diffuso di “detriti trasportati dal ghiaccio”, ossia granelli di roccia trasportati in mare dagli iceberg. Questi strati di detriti suggeriscono che le calotte glaciali si siano espanse abbastanza da raggiungere l’oceano, dando origine a iceberg che si sono sciolti durante la deriva.
Queste calotte glaciali marine hanno la capacità di destabilizzare la circolazione oceanica e causare queste brusche inversioni climatiche. Ricerche precedenti hanno scoperto che circa 2,5 milioni di anni fa, durante un periodo di crescita dei ghiacciai noto come Stadio isotopico marino 100, il Nord Atlantico ha attraversato molteplici periodi di distacco di iceberg, corrispondenti alla tempistica e al numero di ondate di freddo riscontrate nei carotaggi dei sedimenti.
L’instabilità climatica e la comparsa del genere Homo
I carotaggi rivelano che queste rapide oscillazioni climatiche si sono verificate solo quando la glaciazione ha superato una soglia specifica. I ricercatori descrivono questo fenomeno come l’ingresso del clima in un “punto ottimale”, in cui le calotte glaciali erano sufficientemente estese, i mari sufficientemente freddi e la circolazione oceanica sufficientemente sensibile da innescare un periodo di instabilità caratterizzato da bruschi cambiamenti. Una volta raggiunta questa soglia, la variabilità su scala millenaria è diventata una caratteristica intrinseca del clima glaciale durante il Quaternario (gli ultimi 2,6 milioni di anni).
“Questo periodo di intensificazione glaciale è il più recente dei principali punti di svolta climatici degli ultimi 66 milioni di anni“, ha affermato Hodell. La transizione avvenne approssimativamente contemporaneamente alla comparsa del genere Homo, il gruppo a cui appartengono gli esseri umani moderni. I ricercatori avevano precedentemente ipotizzato che i rapidi cambiamenti del clima terrestre potessero aver avuto un effetto sul modo in cui gli esseri umani si erano evoluti, poiché sarebbero stati costretti ad adattarsi ai cambiamenti climatici e vegetazionali per sopravvivere.
Ampliando la storia del cambiamento climatico, la ricerca modifica la comprensione da parte degli scienziati di quando e come è emersa la variabilità climatica improvvisa e mostra come le calotte glaciali della Terra abbiano la capacità di influenzare i modelli climatici globali su più scale temporali.
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