Lo scambio poteva avvenire solo attraverso strette porte nella Greenland-Scotland-Ridge. La sequenza dei tre grafici mostra (1) un periodo di rinfrescamento dell’Oceano Artico seguito da (2) il rilascio di acqua dolce nell’Atlantico del Nord, quando l’acqua salata entrava nell’Oceano Artico e (3) lo scioglimento improvviso della calotta artica al contatto con l’acqua relativamente calda e salata dell’Atlantico.
L’Oceano Artico era coperto da una piattaforma di ghiaccio spessa fino a 900 metri ed è stato riempito interamente di acqua dolce almeno due volte negli ultimi 150.000 anni.
Questa sorprendente scoperta del 2019, riportata nell’ultimo numero della rivista Nature, è il risultato di una ricerca a lungo termine degli scienziati dell’Alfred Wegener Institute e del MARUM.
Con un’analisi dettagliata della composizione dei depositi marini, gli scienziati hanno potuto dimostrare che l’Oceano Artico e i mari nordici non contenevano sale marino in almeno due periodi glaciali. Invece, questi oceani erano pieni di grandi quantità di acqua dolce sotto uno spesso scudo di ghiaccio.
Circa 60.000-70.000 anni fa, in una parte particolarmente fredda dell’ultimo periodo glaciale, ampie parti dell’Europa settentrionale e del Nord America erano coperte da calotte di ghiaccio. Lo strato di ghiaccio europeo si estendeva per più di 5000 chilometri, dall’Irlanda e dalla Scozia attraverso la Scandinavia fino al bordo orientale del Mar di Kara (Oceano Artico). In Nord America, ampie parti di quello che oggi è conosciuto come Canada erano sepolte sotto due grandi calotte di ghiaccio. Anche la Groenlandia e parti della costa del Mare di Bering erano glaciali.
Com’era la situazione dei ghiacci anche più a nord, nell’Oceano Artico?
Era coperto da uno spesso ghiaccio marino, o forse le lingue di queste vaste lastre di ghiaccio vi galleggiavano sopra, ben oltre il Polo Nord?
Le risposte scientifiche a queste domande sono state finora più o meno ipotetiche. In contrasto con i depositi sulla terraferma, dove massi erratici, morene e valli glaciali sono gli ovvi punti di riferimento dei ghiacciai, solo poche tracce di vaste piattaforme di ghiaccio sono state trovate finora nell’Oceano Artico.
I geoscienziati dell’Alfred Wegener Institute Helmholtz Centre for Polar and Marine Research (AWI) e del MARUM Center for Marine Environmental Sciences dell’Università di Brema hanno ora raccolto le prove esistenti nell’Oceano Artico e nei mari nordici e le hanno combinate con nuovi dati per arrivare a una conclusione sorprendente.
Secondo il loro studio, le parti galleggianti delle calotte di ghiaccio settentrionali hanno coperto gran parte dell’Oceano Artico negli ultimi 150.000 anni. Una volta circa 70.000-60.000 anni fa e anche circa 150.000-130.000 anni fa. In entrambi i periodi, l’acqua dolce si è accumulata sotto il ghiaccio, creando un Oceano Artico completamente nuovo per migliaia di anni.
“Questi risultati significano un vero cambiamento nella nostra comprensione dell’Oceano Artico nei climi glaciali. Per quanto ne sappiamo, questa è la prima volta che un completo rinnovamento dell’Oceano Artico e dei mari nordici è stato considerato, non solo una volta, ma due”, dice il primo autore, il dottor Walter Geibert, geochimico presso l’Alfred Wegener Institute.
Il torio è assente nei sedimenti, quindi l’acqua salata deve essere stata assente.
La loro scoperta si basa su analisi geologiche di dieci carote di sedimenti provenienti da diverse parti dell’Oceano Artico, dello Stretto di Fram e dei mari nordici. I depositi impilati rispecchiano la storia del clima dei glaciali passati. Indagando e confrontando i record dei sedimenti, i geoscienziati hanno scoperto che un importante indicatore mancava, sempre negli stessi due intervalli.
“Nell’acqua marina salata, il decadimento dell’uranio naturale porta sempre alla produzione dell’isotopo torio-230. Questa sostanza si accumula sul fondo del mare, dove rimane rilevabile per un tempo molto lungo a causa del suo tempo di dimezzamento di 75.000 anni”, spiega Walter Geibert.
Pertanto, i geologi usano spesso questo isotopo del torio come un orologio naturale. “Qui, la sua assenza ripetuta e diffusa è l’indizio che ci rivela cosa è successo.
Secondo le nostre conoscenze, l’unica spiegazione ragionevole per questo modello è che l’Oceano Artico è stato riempito di acqua dolce due volte nella sua storia più recente – in forma congelata e liquida”, spiega il co-autore e micropaleontologo Dr. Jutta Wollenburg, anche lui dell’AWI.
Una nuova immagine dell’Oceano Artico
Come può un grande bacino oceanico, collegato da diversi stretti con l’Atlantico del Nord e l’Oceano Pacifico, diventare interamente nuovo?
“Un tale scenario è percepibile se ci rendiamo conto che nei periodi glaciali, il livello globale del mare era fino a 130 m più basso di oggi, e le masse di ghiaccio nell’Artico possono aver limitato ulteriormente la circolazione oceanica”, afferma il co-autore professor Ruediger Stein, geologo dell’AWI e del MARUM.
Collegamenti poco profondi come lo stretto di Bering o i fiordi dell’arcipelago canadese erano all’epoca sopra il livello del mare, tagliando completamente il collegamento con l’Oceano Pacifico.
Nei mari nordici, grandi iceberg o calotte di ghiaccio che si estendevano sul fondo del mare limitavano lo scambio di masse d’acqua. Il flusso dei ghiacciai, lo scioglimento dei ghiacci in estate e i fiumi che drenano nell’Oceano Artico continuavano a fornire grandi quantità di acqua dolce al sistema, almeno 1200 chilometri cubici all’anno. Una parte di questa quantità sarebbe stata forzata attraverso i mari nordici attraverso gli stretti e i rari collegamenti più profondi della cresta Groenlandia-Scozia nell’Atlantico del Nord, impedendo all’acqua salina di penetrare più a nord.
Questo ha portato alla rinfrescata dell’Oceano Artico.
“Una volta che il meccanismo delle barriere di ghiaccio è fallito, l’acqua salina più pesante ha potuto riempire di nuovo l’Oceano Artico”, ha detto Walter Geibert. “Crediamo che abbia poi spostato rapidamente l’acqua dolce più leggera, provocando un improvviso scarico della quantità di acqua dolce accumulata sul confine meridionale poco profondo dei mari nordici, la Greenland-Scotland-Ridge, nell’Atlantico del Nord”.
Un concetto che presuppone che enormi quantità di acqua dolce siano state immagazzinate nell’Oceano Artico e disponibili per un rapido rilascio aiuterebbe a comprendere la connessione tra una serie di fluttuazioni climatiche del passato. Offrirebbe anche una spiegazione per alcune apparenti discrepanze tra diversi modi di ricostruire i livelli del mare del passato.
“I resti delle barriere coralline hanno indicato un livello del mare un po’ più alto in certi periodi freddi di quanto le ricostruzioni dalle carote di ghiaccio antartiche, o le ricostruzioni dai gusci calcarei di piccoli organismi marini, suggerirebbero”, spiega Walter Geibert. “Se ora accettiamo che l’acqua dolce possa essere stata immagazzinata non solo in forma solida sulla terraferma, ma in parte anche in forma liquida nell’oceano, le diverse ricostruzioni del livello del mare concordano meglio e possiamo riconciliare la posizione delle barriere coralline con i calcoli del bilancio dell’acqua dolce.”
Il rilascio di acqua dolce dall’Oceano Artico potrebbe anche servire come spiegazione per alcuni eventi di cambiamento climatico improvviso durante l’ultimo periodo glaciale.
Durante tali eventi, le temperature in Groenlandia forse sono aumentate di 8-10 gradi centigradi in pochi anni, tornando alle temperature glaciali fredde originali solo nel corso di centinaia o migliaia di anni.
“Vediamo qui un esempio di un punto di ribaltamento climatico artico passato del sistema terrestre. Ora abbiamo bisogno di indagare più in dettaglio come questi processi erano interconnessi, e valutare come questo nuovo concetto di Oceano Artico aiuta a colmare ulteriori lacune nella nostra conoscenza, in particolare in vista dei rischi del cambiamento climatico causato dall’uomo”, conclude Walter Geibert.
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