Gli scienziati hanno scoperto perché l’Antartide è stata ricoperta di ghiaccio milioni di anni prima dell’Artico. La ricerca internazionale, pubblicata sulla rivista Science, contribuisce a risolvere uno degli enigmi più antichi della scienza del clima: come si è potuta formare una vasta calotta glaciale quando la Terra era circa 5°C più calda di oggi. Lo studio dimostra che la formazione di una scarpata, un altopiano e una regione montuosa nell’Antartide orientale ha creato le alture necessarie per l’accumulo di neve e ghiaccio. Innescati quando l’Antartide e l’Africa iniziarono a separarsi durante il periodo Giurassico, tra 201 e 143 milioni di anni fa, potenti processi nelle profondità della Terra hanno portato al sollevamento di gran parte della superficie terrestre dell’Antartide orientale nel corso di 100 milioni di anni, dando inizio alla formazione della calotta glaciale 34 milioni di anni fa.
Lo studio è stato condotto da scienziati dell’Università di Southampton, in collaborazione con colleghi dell’Università di Durham, del GFZ Helmholtz Center for Geosciences in Germania, dell’Università di Potsdam in Germania, dell’Università di Utrecht nei Paesi Bassi e dell’Università di Firenze. L’autore principale, Thomas Gernon, professore di scienze della Terra all’Università di Southampton, ha spiegato: “la superficie terrestre dell’Antartide si è gradualmente sollevata fino al punto in cui il ghiaccio ha potuto radicarsi in modo permanente, anche se gli oceani polari circostanti e le temperature globali sono rimaste sorprendentemente alte”.
La calotta glaciale dell’Antartide orientale è la più grande della Terra e contiene una quantità di acqua ghiacciata sufficiente a innalzare il livello globale del mare di circa 52 metri se si sciogliesse completamente.
Ricostruzione dei cambiamenti del paesaggio tramite simulazioni
I ricercatori hanno utilizzato modelli computazionali per ricostruire l’evoluzione della superficie dell’Antartide orientale nel corso di 100 milioni di anni. Hanno scoperto che le “onde del mantello” spiegano il graduale sollevamento della superficie dell’Antartide orientale. Le onde del mantello sono un fenomeno scoperto di recente dal team di Gernon. Si propagano sotto i continenti quando le placche tettoniche si separano e si è dimostrato che causano l’eruzione di vulcani e misteriose fasi di sollevamento all’interno dei continenti.
Quando queste onde a lento movimento si spostarono sotto l’Antartide orientale, formarono un vasto altopiano sormontato dai monti Gamburtsev. È stata proprio la recente scoperta delle onde del mantello a permettere al team di risolvere il mistero del congelamento dell’Antartide. Le simulazioni del team hanno rivelato che circa 45 milioni di anni fa, gran parte del paesaggio dell’Antartide orientale si era innalzato al di sopra dell’altitudine critica – circa 2km – necessaria per la formazione e l’espansione dei ghiacciai montani, che alla fine si fusero nella calotta glaciale dell’Antartide orientale.
La Dottoressa Thea Hincks, ricercatrice senior presso l’Università di Southampton e co-autrice dello studio, ha affermato: “abbiamo scoperto che i nostri modelli possono riprodurre realisticamente l’evoluzione della scarpata costiera alta due chilometri, dell’altopiano e delle montagne interne, che hanno infine dato origine alla calotta glaciale dell’Antartide orientale”.
La differenza tra Artico e Antartide
La ricerca contribuisce a spiegare la sorprendente asimmetria dei ghiacci polari nel passato. L’Antartide si è ghiacciata circa 34 milioni di anni fa, ma le grandi calotte glaciali dell’emisfero settentrionale non si sono formate fino a circa 5 milioni di anni fa. Sebbene la diminuzione dei livelli di anidride carbonica (CO2) nell’atmosfera sia generalmente considerata il fattore scatenante della glaciazione antartica, le prime calotte glaciali iniziarono a formarsi quando il clima era ancora relativamente mite. Gernon ha spiegato: “se la diminuzione dei livelli di CO2 avesse agito da sola, ci si aspetterebbe una risposta più simmetrica ai poli. Invece, l’Antartide ha avuto un notevole vantaggio iniziale perché i processi geologici avevano innalzato il terreno a quote più elevate, rendendolo più freddo”.
Il ruolo delle montagne
Anche piccoli aumenti di altitudine di una catena montuosa possono fare la differenza tra lo scioglimento della neve in estate e la sua sopravvivenza e accumulo anno dopo anno. Prima di 50 milioni di anni fa, la maggior parte dei monti Gamburtsev si trovava al di sotto di 1,5km di altitudine. Ma 34 milioni di anni fa, quasi metà della catena superava i 2km, un’altezza sufficiente a permettere alla neve e al ghiaccio di persistere tutto l’anno fino a formare una calotta glaciale.
Il Dottor Guy Paxman, ricercatore della Royal Society presso l’Università di Durham e coautore dello studio, ha spiegato: “la topografia è di fondamentale importanza per la glaciazione. Le temperature dell’aria possono diminuire fino a 1°C per ogni 100 metri di altitudine”. Il Dottor Philip Goodwin, fisico del clima presso l’Università di Southampton e coautore dello studio, ha aggiunto: “con l’espansione della calotta glaciale, la sua superficie brillante rifletteva più luce solare nello spazio, raffreddando ulteriormente la regione“.
Il team stima che questo feedback, chiamato “effetto ghiaccio-albedo”, abbia abbassato le temperature globali di circa 1°C. Ma questo non è stato sufficiente per la formazione di calotte glaciali nell’emisfero settentrionale, e quindi le masse continentali nella regione artica sono rimaste in gran parte prive di ghiaccio a causa della loro minore altitudine.
Una volta iniziato il raffreddamento antartico, si è innescato un ulteriore feedback climatico: l’aria più fredda contiene meno vapore acqueo, che normalmente avvolge la Terra come una calda coperta. Con l’essiccazione dell’aria, questo effetto isolante si è indebolito, permettendo alle temperature di scendere ulteriormente. “Nel loro insieme, questi meccanismi di retroazione hanno permesso alla calotta glaciale antartica di espandersi dalle montagne attraverso il continente, raggiungendo infine la costa“, ha aggiunto Goodwin.
Lo studio potrebbe cambiare il nostro modo di pensare alle origini delle ere glaciali. “I nostri risultati rivelano che l’interno della Terra predispone i paesaggi alla glaciazione, determinando quando e dove diventano possibili importanti transizioni climatiche come la glaciazione dell’Antartide“, ha spiegato Gernon. “Questo è incredibilmente importante per comprendere le antiche ere glaciali della Terra, così come i futuri punti di svolta nel sistema climatico”.