L’alternarsi di cicli climatici e il mistero dell’èra glaciale calda

Circa 700mila anni fa, una “lieve èra glaciale” ha profondamente alterato gli andamenti climatici della Terra. In concomitanza con questa era straordinariamente temperata e umida per essere un periodo glaciale, le calotte polari hanno comunque registrato una crescita significativa. 

Un gruppo europeo di ricercatori, composto da scienziati della Terra dell’università di Heidelberg, ha utilizzato informazioni geologiche ottenute di recente e modelli computerizzati per discernere questa correlazione apparentemente contraddittoria (èra glaciale – clima non freddissimo). Secondo gli scienziati, questo cambiamento sostanziale nel clima del pianeta ha innescato una importante trasformazione dei cicli climatici, rappresentando una pietra miliare fondamentale nel successivo sviluppo climatico del nostro pianeta.

Cicli climatici

Va ricordato che negli ultimi 700mila anni, c’è stato un andamento ciclico alternato tra distinti periodi glaciali e periodi caldi, con ciascuna fase della durata di circa 100mila anni. Tuttavia, e questa è la cosa importante, prima di questo lasso di tempo, il clima terrestre seguiva cicli di 40mila anni, caratterizzati da periodi glaciali più brevi e più miti. 

La transizione dei cicli climatici è avvenuta durante la transizione del Pleistocene medio, che va da circa 1,2 milioni di anni fa a circa 670mila anni fa. Gli esatti meccanismi responsabili di questo cambiamento significativo nel ritmo climatico globale sono in gran parte sconosciuti e non possono essere attribuiti esclusivamente ai cambiamenti nei parametri orbitali della Terra che governano il clima. Oggi infatti, si pensa che l’alternanza tra i periodi glaciali e interglaciali che avvengono attualmente sia da attribuire ai parametri orbitali, che sono le variazioni dell’orbita terrestre, le variazioni della distanza della Terra dal Sole e l’inclinazione dell’asse terrestre. Ma le loro variazioni non possono aver trasformato la durata dei cicli da 40mila anni a 100mila anni.

Per condurre le loro indagini, gli scienziati hanno utilizzato i dati climatici ottenuti di recente da un carotaggio al largo del Portogallo e le registrazioni del loess (depositi molto fini di suoli depositati dal vento) dall’altopiano cinese. Questi dati sono stati poi inseriti in simulazioni al computer. Le simulazioni hanno rivelato che tra 800mila e 670mila anni fa vi fu una tendenza prolungata al riscaldamento e all’aumento dell’umidità nelle regioni subtropicali. 

In concomitanza con l’ultima era glaciale durante il periodo di transizione del Pleistocene medio, le temperature superficiali del mare nell’Atlantico settentrionale e nel Pacifico settentrionale tropicale risultarono più elevate rispetto alla precedente fase interglaciale tra le due ere glaciali. Ciò ha comportato una maggiore produzione di umidità e precipitazioni nell’Europa sudoccidentale, l’espansione delle foreste mediterranee e un monsone estivo intensificato nell’Asia orientale. L’umidità si estese anche alle regioni polari, contribuendo all’allargamento delle calotte glaciali dell’Eurasia settentrionale. 

Queste calotte glaciali resistettero per un tempo considerevole e segnarono l’inizio di una prolungata ed estesa glaciazione dell’era glaciale che persistette fino al tardo Pleistocene. L’espansione dei ghiacciai continentali è stata essenziale per innescare la transizione dai cicli di 40mila anni agli attuali cicli di 100mila anni che osserviamo oggi, svolgendo un ruolo fondamentale nella successiva evoluzione climatica della Terra. Ora rimane un solo dubbio: spiegare perché vi fu quell’èra glaciale calda. La risposta al momento non c’è e soltanto se si riuscirà a dare una risposta al quesito si potrà avere un quadro preciso di ciò che portò a tale importante trasformazione climatica.

Gli anelli di Saturno

Se l’uomo fosse comparso sulla Terra 500 milioni di anni fa e avesse puntato i suoi telescopi verso Saturno, non lo avrebbe visto certamente come lo è oggi. Sarebbero mancati i suoi spettacolari anelli. Un nuovo studio infatti, suggerisce che essi hanno un’età compresa tra 400 milioni e 100 milioni di anni, una frazione dell’età del Sistema Solare, che nacque circa 4,5 miliardi di anni fa. Ecco perché possiamo dirci fortunati di vivere in un’epoca in cui il pianeta gigante ha i suoi magnifici anelli. La ricerca rivela anche che potrebbero scomparire tra circa 100 milioni di anni.

Gli anelli furono osservati per la prima volta nel 1610 dall’astronomo Galileo Galilei che, a causa dei limiti di risoluzione del suo telescopio, inizialmente li descrisse come due pianeti più piccoli su ciascun lato dell’orbita principale di Saturno, apparentemente in contatto fisico con esso. Solo nel 1659, l’astronomo olandese Christiaan Huygens pubblicò Systema Saturnium, dove per primo li descrisse come un sistema di anelli sottili e piatti che non toccavano il pianeta.

Ha anche mostrato come il loro aspetto, visto dalla Terra, cambia mentre i due pianeti orbitano attorno al Sole e perché apparentemente, scompaiono in determinati momenti. Ciò è dovuto al fatto che la loro geometria di visualizzazione è tale che noi sulla Terra li vediamo periodicamente di taglio. Gli anelli sono visibili a chiunque abbia un buon binocolo o un modesto telescopio da giardino. Appaiono biancastri contro il globo giallo pallido di Saturno, e questo perché sono composti quasi interamente da miliardi di particelle di ghiaccio d’acqua, che brillano diffondendo la luce solare. In mezzo a questo materiale ghiacciato ci sono depositi di materiale più scuro e polveroso. 

Nella scienza spaziale, “polvere” di solito si riferisce a minuscoli granelli di materiale roccioso o ricco di carbonio che è notevolmente più scuro del ghiaccio. È anche indicato collettivamente come micrometeoroidi. Questi grani permeano il sistema solare.

Occasionalmente, si possono osservare quando entrano nell’atmosfera terrestre di notte dando origine a “stelle cadenti”. Nel corso del tempo, questa caduta aggiunge massa a un pianeta e ne altera la composizione chimica. Saturno è un enorme pianeta gigante gassoso con un raggio di circa 60mila chilometri, circa 9,5 volte quello della Terra, e una massa di circa 95 volte quella del nostro pianeta. Ciò significa che ha un “pozzo gravitazionale” molto grande (il campo gravitazionale che circonda un corpo nello spazio) che è molto efficace nell’incanalare i granelli di polvere verso se stesso. Gli anelli si estendono da circa 2.000 chilometri sopra le cime delle nuvole di Saturno a circa 80mila chilometri di distanza, occupando una vasta area di spazio. 

Quando la polvere in caduta passa attraverso, può scontrarsi con particelle ghiacciate negli anelli, così che nel corso del tempo, la polvere scurisce gradualmente gli anelli e aumenta la loro massa. Cassini-Huygens era un veicolo spaziale robotico lanciato nel 1997. Raggiunse Saturno nel 2004 ed entrò in orbita intorno al pianeta, dove rimase fino alla fine della missione nel 2017. Uno degli strumenti a bordo era il Cosmic Dust Analyzer (CDA).

Utilizzando i dati del CDA, gli autori di una nuova ricerca hanno confrontato l’attuale numero di polveri nello spazio attorno a Saturno con la massa stimata di materiale polveroso scuro negli anelli. Ciò ha portato a dedurre  che gli anelli non hanno più di 400 milioni di anni e possono avere anche solo 100 milioni di anni. Queste possono sembrare lunghe scale temporali, ma sono meno di un decimo dell’età di 4,5 miliardi di anni del Sistema Solare. Ciò significa anche che gli anelli non si sono formati contemporaneamente a Saturno o agli altri pianeti. Sono, cosmologicamente parlando, una recente aggiunta al Sistema Solare. 

Per oltre il 90 per cento dell’esistenza di Saturno, non erano presenti. Questo porta a un altro mistero: come si sono formati gli anelli, dato che tutti i principali pianeti e lune del Sistema Solare si sono formati molto prima? Si stima che la massa totale degli anelli sia circa la metà di quella di una delle lune ghiacciate più piccole di Saturno, molte delle quali mostrano enormi caratteristiche di impatto sulla loro superficie. Una in particolare, la piccola luna Mimas , soprannominata la Morte Nera, ha sulla sua superficie un cratere da impatto largo 130 chilometri chiamato Herschel.

Questo non è affatto il più grande cratere del Sistema Solare. Tuttavia, Mimas ha un diametro di soli 400 chilometri ed è composta quasi esclusivamente di ghiaccio d’acqua, proprio come gli anelli, quindi è possibile che gli anelli si siano formati proprio a causa di un impatto catastrofico che coinvolse la luna. Comunque si siano formati, il futuro degli anelli di Saturno è in dubbio. L’impatto dei granelli di polvere contro le particelle ghiacciate infatti, avviene a velocità molto elevate e ciò determina una frantumazione sempre più minuscola di tali particelle.

La luce ultravioletta del Sole fa sì che questi frammenti si carichino elettricamente tramite l’effetto fotoelettrico. Come la Terra, Saturno ha un campo magnetico e, una volta caricati, questi minuscoli frammenti ghiacciati vengono intrappolati dal campo magnetico del pianeta. Di concerto con la gravità del pianeta gigante, vengono poi convogliati nell’atmosfera di Saturno. Questa “pioggia anulare” è stata osservata per la prima volta da lontano dalle navicelle Voyager 1 e Voyager 2 durante i loro brevi passaggi ravvicinati su Saturno nei primi anni Ottanta.

In un documento più recente del 2018, gli scienziati hanno utilizzato i conteggi della polvere, sempre dal CDA, mentre Cassini volava tra gli anelli e le cime delle nuvole di Saturno, per calcolare quanto ghiaccio e polvere si perdono dagli anelli nel tempo. Questo studio ha dimostrato che circa una piscina olimpionica di massa proveniente dagli anelli si perde nell’atmosfera di Saturno ogni mezz’ora.

Questa portata è stata utilizzata per stimare che, data la loro massa attuale, gli anelli scompariranno probabilmente in appena 100 milioni di anni. Questi splendidi anelli hanno una storia turbolenta e, a meno che non vengano in qualche modo riforniti, saranno inghiottiti da Saturno. Godiamoceli fin che siamo in tempo.

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