L'inclinazione dell'asse terrestre detta i tempi delle ere glaciali

Scoperta dal confronto di sedimenti marini e stalagmiti della Grotta del Corchia

L’INCLINAZIONE DELL’ASSE TERRESTRE DETTA I TEMPI DELLE ERE GLACIALI

Scienziata di Ca’ Foscari nello studio pubblicato su Science che lega la fine di due ere glaciali al cambio di obliquità e all’energia estiva sulle calotte glaciali

VENEZIA - Come finisce un’era glaciale? Uno studio pubblicato oggi su Science dimostra per la prima volta il legame tra i tempi del passaggio tra ere glaciali e interglaciali e le variazioni dell’angolo d’inclinazione dell’asse terrestre. La scoperta è merito di un team internazionale guidato dall'Università di Melbourne ed a cui ha preso parte anche l’Università Ca’ Foscari Venezia.

Il team ha effettuato una ricostruzione paleoclimatica combinando due diversi archivi geologici, ed in particolare alcune stalagmiti provenienti dalla Grotta del Corchia, sulle Alpi Apuane in Toscana e sedimenti marini perforati al largo del margine Iberico in Nord Atlantico.

Usando innovative tecniche di datazione radiometrica, gli scienziati sono riusciti quindi a determinare con precisione la fine (in gergo terminazione) di due ere glaciali, avvenuta circa 960.000 e 875.000 anni fa. L'inizio di entrambe le terminazioni è legato alle variazioni di insolazione associate all'angolo di inclinazione della Terra, o obliquità.

Secondo il paleoclimatologo dell'Università di Melbourne Russell Drysdale, che ha guidato lo studio, “per sapere perché le ere glaciali finiscono, dobbiamo sapere quando sono finite. I sedimenti oceanici registrano meglio la progressione dello scioglimento della calotta glaciale durante una terminazione, ma con essi è difficile generare un modello di età utilizzando datazioni radiometriche nell’intervallo temporale analizzato”.

inclinazione dell'asse terrestre ere glaciali
Grotta del Corchia. Foto di Paolo Billari

Le stalagmiti contengono minuscole quantità di uranio e piombo, sfruttate dai ricercatori per fornire un controllo cronologico alle informazioni paleoclimatiche da esse estratte. Poiché le stalagmiti e i sedimenti oceanici registrano lo stesso segnale climatico, è stato possibile confrontare la cronologia uranio-piombo delle stalagmiti con il record oceanico. Questa associazione non era mai stata fatta prima in questo intervallo temporale.

“Fortunatamente, le stalagmiti di Corchia conservano alcune delle firme geochimiche presenti nei sedimenti oceanici. Ciò ha permesso di confrontare i record climatici ricostruiti nei due diversi archivi geologici, le grotte e gli oceani”, afferma l'autore principale dello studio, Petra Bajo, che ha eseguito la maggior parte delle datazioni nell'ambito della sua tesi di dottorato.

Un confronto di questi nuovi risultati con i dati di nove terminazioni più recenti ha dimostrato che l'obliquità esercita un’influenza persistente non solo sull’inizio della terminazione ma anche sulla sua durata, e questo schema si è quindi ripetuto persistentemente nell’ultimo milione di anni.

Avendo a disposizione i nuovi dati cronologici, il team ha anche scoperto che il tempo necessario per portare a compimento una terminazione dipende dai livelli di energia estiva a disposizione delle calotte glaciali al momento dell'inizio della transizione.

inclinazione asse terrestre ere glacialiPatrizia Ferretti, paleoceanografa presso il Dipartimento di Scienze Ambientali, Informatica e Statistica dell’Università Ca’Foscari , che in questo lavoro si è occupata  della precisa sincronizzazione tra i dati continentali e i marini, conclude : “È soltanto in questo modo che possiamo iniziare ad affrontare i delicati meccanismi del sistema oceano-atmosfera, e che gli ingenti investimenti per le perforazioni degli oceani, delle calotte polari e per il recupero di diversi archivi climatici produrranno i benefici necessari ad aumentare la nostra comprensione dei processi climatici".

Da tempo gli scienziati ritenevano cruciale il ruolo della geometria dell’orbita terrestre perché controlla la quantità di radiazione solare che raggiunge le latitudini critiche in cui si espandono le calotte glaciali. I parametri considerati erano appunto l’obliquità e la precessione, che regola il variare delle stagioni nel tempo. Lo studio appena pubblicato rende il ruolo dell’obliquità il principale indiziato come responsabile del fenomeno.

Le terminazioni delle ere glaciali

Il clima terrestre è stato molto più freddo dell’attuale per buona parte dell’ultimo milione di anni, con calotte di ghiaccio dello spessore di diversi chilometri che coprivano parte del Nord America e dell'Eurasia. Tuttavia, ogni 100.000 anni circa, il clima si riscaldò rapidamente, raggiungendo condizioni climatiche simili a quelle attuali.

Queste transizioni da periodi glaciali a periodi interglaciali sono chiamate terminazioni e sono esempi affascinanti di comportamento non lineare del sistema climatico terrestre che devono tuttora essere compresi, nonostante il periodo interglaciale in cui viviamo sia il risultato proprio di questo tipo di cambiamenti.

Nell’ultimo milione di anni, alcune terminazioni si sono concluse in poche migliaia di anni, mentre altre si sono protratte per oltre 10.000 anni. Il motivo di questa diversa durata temporale è stato sino ad oggi oscuro, Grazie ai nuovi dati cronologici, questo studio ora dimostra che il tempo necessario per portare a compimento una terminazione dipende dai livelli di energia estiva a disposizione delle calotte glaciali al momento dell'inizio della transizione.

Sempre più lontano nel tempo

Il team ha ora in programma di esplorare se queste stesse osservazioni sulla variabilità climatica dell’ultimo milione di anni possano essere estese anche a intervalli temporali più antichi del tempo geologico.

Di particolare interesse è un intervallo climatico cruciale chiamato Transizione del Pleistocene Medio (da circa 1.5 a 0.6 milioni di anni fa), durante il quale si è manifestato un’intensificazione del regime glaciale e la periodicità dei cicli glaciali-interglaciali è evoluta da 40.000 a circa 100.000 anni. Questo periodo climatico è un obiettivo chiave per la comunità scientifica, inclusi gli scienziati polari che hanno intenzione di effettuare una nuova perforazione in Antartide nei prossimi anni.

L’articolo: “Persistent influence of obliquity on ice age terminations since the Middle Pleistocene transition”, Science

Petra Bajo, Russell N. Drysdale, Jon D. Woodhead, John C. Hellstrom, David Hodell, Patrizia Ferretti, Antje H. L. Voelker, Giovanni Zanchetta, Teresa Rodrigues, Eric Wolff, Jonathan Tyler, Silvia Frisia, Christoph Spötl, Anthony E. Fallick

Testo e foto relativi allo studio di Science sul tema dell'inclinazione dell'asse terrestre che detta i tempi delle ere glaciali dall'Ufficio Comunicazione e Promozione di Ateneo Ca' Foscari Università di Venezia

Le news di Ca’ Foscari: news.unive.it


Consumo di pesce nella dieta dei primi abitanti dell'Alaska

29 Agosto 2016
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Un nuovo studio, pubblicato su PNAS, ha evidenziato come il consumo di pesci d'acqua dolce fosse importante per i primi abitanti dell'Alaska, nella Beringia dell'Era Glaciale.

Lo studio ha preso in considerazione 17 focolari presso il fiume Tanana, in Alaska. Lo studio ha quindi ritrovato le prime prove di utilizzo di salmone anadromo nelle Americhe, almeno 11.800 anni fa, e che il pesce fosse parte delle diete indigene 11.500 anni fa.

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Come venivano create le funi di 40 mila anni fa?

22 Luglio 2016

Esperimenti per dimostrare l'utilizzo del manufatto in avorio al fine di produrre funi. Photo: Copyright University of Liège
Esperimenti per dimostrare l'utilizzo del manufatto in avorio al fine di produrre funi. Photo: Copyright University of Liège

Le funi erano componenti di estrema importanza per i cacciatori raccoglitori del Paleolitico. In casi eccezionali, si è riusciti a trovare i segni lasciati dalle stesse su ceramiche, oppure li si è visti nell'arte dell'Era Glaciale.

Avorio di mammuth di 40 mila anni fa da Hohle Fels. Photo: Copyright University of Tübingen
Avorio di mammuth di 40 mila anni fa da Hohle Fels. Photo: Copyright University of Tübingen

Nella Grotta di Hohle Fels, nella Germania meridionale, si è ora ritrovato uno strumento in avorio di mammuth che potrebbe riscrivere la storia delle funi. Il reperto, intagliato con precisione e ben conservatosi, è lungo 20,4 cm e presenta quattro fori aventi diametro tra 7 e 9 cm.

Dettaglio dello strumento. Photo: Copyright University of Tübingen
Dettaglio dello strumento. Photo: Copyright University of Tübingen

Simili ritrovamenti sono stati in precedenza interpretati nei modi più vari, ma un nuovo studio dimostrerebbe come lo strumento possa essere stato utilizzato per ricavare funi a partire dalle fibre presenti nelle piante nei pressi della Grotta. Hohle Fels è già un sito celebre e di grande importanza, e con quelli vicini è stato nominato per la lista UNESCO dei siti patrimonio dell'umanità.

Il contesto dello strumento. Agosto 2015. Photo: Copyright University of Tübingen
Il contesto dello strumento. Agosto 2015. Photo: Copyright University of Tübingen

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Bisonti dell'Era Glaciale e migrazioni umane in Nord America

6 Giugno 2016

Il bisonte della steppa aveva corna molto più grandi di quelle dei moderni bisonti. Credit: Government of Yukon
Il bisonte della steppa aveva corna molto più grandi di quelle dei moderni bisonti. Credit: Government of Yukon

Un nuovo studio, pubblicato su PNAS, riporta la datazione al radiocarbonio e l'analisi del DNA di fossili di bisonte della steppa (Bison priscus). Questo ha permesso di tracciare la migrazione dell'animale in America durante il Pleistocene, attraverso un corridoio libero da ghiacci che si aprì nelle Montagne Rocciose, 13 mila anni fa.

Si considera il corridoio come un percorso potenziale attraverso il quale passare da regioni settentrionali come Alaska e Yukon nel resto del Nord America. Fino ad adesso però non era noto quando e quanto a lungo si sia potuto utilizzarlo. Il corridoio non sarebbe stato usato per la dispersione umana a sud della calotta glaciale, ma potrebbe essere stato usato per movimenti successivi, sia verso nord che verso sud.

Sembrerebbe dunque che il movimento iniziale verso sud nelle Americhe, 15 mila anni fa, sia avvenuto attraverso un percorso sulla Costa del Pacifico, ma le Montagne Rocciose conservano un ruolo di potenziale interesse per le migrazioni successive.

I fossili di bisonte sono quelli per il mammifero più diffuso nel Nord America occidentale, e sono particolarmente interessanti per il Quaternario, poiché sopravvissero le estinzioni alla fine del Pleistocene (al contrario delle altre specie di grandi mammiferi).

Grant Zazula dello Yukon Paleontology Program, con un teschio di bisonte della steppa del Pleistocene. Credit: Government of Yukon
Grant Zazula dello Yukon Paleontology Program, con un teschio di bisonte della steppa del Pleistocene. Credit: Government of Yukon

Lo studio "Bison phylogeography constrains dispersal and viability of the Ice Free Corridor in western Canada", di Peter D. HeintzmanDuane FroeseJohn W. IvesAndré E. R. Soares, Grant D. ZazulaBrandon LettsThomas D. AndrewsJonathan C. DriverElizabeth HallP. Gregory HareChristopher N. JassGlen MacKayJohn R. SouthonMathias StillerRobin WoywitkaMarc A. Suchard, e Beth Shapiro, è stato pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.

Link: PNASEurekAlert! via University of California - Santa Cruz.


Un rifugio in Arabia meridionale durante l'Era Glaciale

11 Maggio 2016

La dott.ssa Francesca Gandini. Credit: University of Huddersfield
La dott.ssa Francesca Gandini. Credit: University of Huddersfield

Durante l'Era Glaciale, parte della superficie terrestre divenne ostile, ma rimanevano oasi o rifugi nei quali le persone erano in grado di sopravvivere (20 mila anni fa).
In un nuovo studio, pubblicato su Nature: Scientific Reports, si è dimostrato che uno di questi rifugi si collocava nell'Arabia meridionale. Nell'ultimo periodo dell'Era Glaciale (15 mila anni fa), fu a partire da qui che si ebbe il popolamento dell'Arabia e del Corno d'Africa, e forse di ulteriori aree. Queste conclusioni contrastano con quanto ritenuto finora, e cioè che il popolamento dell'Arabia sia avvenuto solo con l'agricoltura, attorno a 10-11 mila anni fa.
Il prof. Martin Richards. Credit: University of Huddersfield
Il prof. Martin Richards. Credit: University of Huddersfield

Lo studio di archeogenetica si fonda su un raro DNA mitocondriale, R0a, che è più presente in Arabia e nel Corno d'Africa.
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Australia: un frammento dalla più antica ascia

10 - 11 Maggio 2016

Il più antico frammento d'ascia, qui al microscopio. Credits: Australian Archaeology
Il più antico frammento d'ascia, qui al microscopio. Credits: Australian Archaeology

Scoperto un frammento della più antica ascia nella regione di Kimberley, nell'Australia Occidentale. Il frammento è molto piccolo, più o meno delle dimensioni di un'unghia, e data tra i 45 e i 49 mila anni fa: più o meno il tempo dell'arrivo dei primi umani nel continente.
Per il prof. Peter Hiscock dell'Università di Sydney, il frammento dimostrerebbe che i primi australiani erano degli innovatori tecnologici, visto che non è nota alcuna ascia per il periodo dell'Era Glaciale nel Sud Est Asiatico. Probabilmente dunque, all'arrivo in Australia quegli uomini cominciarono a sperimentare nuove tecnologie, per sfruttare le risorse del continente.
Esempi di asce simili a quella dalla quale provengono i frammenti ritrovati. Credits: Stuart Hay, ANU.
Esempi di asce simili a quella dalla quale proviene il frammento ritrovato. Credits: Stuart Hay, ANU.

Il frammento fu ritrovato insieme ad altri reperti e manufatti nel 1994, dal sito di Carpenter's Gap, un grande rifugio roccioso, tra i primi siti ad essere occupati dai moderni umani. Gli scavi furono condotti allora dalla prof.ssa Sue O'Connor della Australian National University. A partire dal 2014 il prof. Hiscock ha condotto nuovi studi sui reperti dal sito, scoprendo il frammento dagli strati più risalenti.
Nuovi studi rivelano che il frammento proviene da un'ascia dal basalto, che è stata poi levigata sfregandola su un'altra roccia. Il bordo fu poi in seguito affilato nuovamente. Si tratta del primo esemplare noto di ascia provvista di manico: in Giappone, asce simili compaiono attorno ai 35 mila anni fa, ma nella maggior parte dei luoghi al mondo compaiono con l'agricoltura, dopo i 10 mila anni fa.
Esempio di ascia simile a quella della quale si sono ritrovati i frammenti. Credits: Stuart Hay, ANU.
Esempio di ascia simile a quella della quale si sono ritrovati i frammenti. Credits: Stuart Hay, ANU.

Le asce costituirono uno strumento cruciale per i cacciatori raccoglitori e furono elemento caratterizzante per il Neolitico. Ma dove furono inventate? Per il prof. Hiscock, questo frammento ritrovato può aiutarci a rispondere alla domanda. Anche se gli umani si dispersero in Australia, questa tecnologia non si diffuse con loro, e la si può ritrovare solo nel nord tropicale. Queste considerazioni possono forse suggerire due diversi gruppi colonizzatori, o l'abbandono di questa tecnologia nelle zone desertiche e nelle aree boschive sub-tropicali. Questa differenza tra Australia meridionale e settentrionale sarebbe rimasta in essere fino a poche migliaia di anni fa, quando si cominciarono a creare asce nella maggior parte dei luoghi della parte meridionale del continente.
Lo studio "World’s earliest ground-edge axe production coincides with human colonisation of Australia", di Peter Hiscock, Sue O’Connor, Jane Balme & Tim Maloney, è stato pubblicato su Australian Archaeology.
Link: Australian Archaeology; EurekAlert! via University of Sydney; EurekAlert! via Australian National University; AlphaGalileo via Taylor & Francis.


Due grandi cambiamenti genetici nell'Europa tra 45 e 7 mila anni fa

2 Maggio 2016

Tre teschi di 31 mila anni fa circa da Dolni Věstonice nella Repubblica Ceca. Credit: Martin Frouz and Jirí Svoboda
Tre teschi di 31 mila anni fa circa da Dolni Věstonice nella Repubblica Ceca. Credit: Martin Frouz and Jirí Svoboda

L'analisi del DNA antico ritrae un quadro drammatico di cambiamenti per l'Europa tra i 45 mila e i 7 mila anni fa. I moderni umani giunsero nel continente attorno ai 45 mila anni fa, causando infine la scomparsa dei Neanderthal. Due grandi cambiamenti si sarebbero poi verificati dopo la fine dell'ultima Era Glaciale, attorno a 19 mila anni fa. Col ritirarsi dei ghiacci, l'Europa sarebbe stata ripopolata a partire dagli umani preistorici nel sud ovest del continente (Spagna, ad esempio). Attorno a 14 mila anni fa, invece, popolazioni con una componente collegata ai moderni abitanti del Vicino Oriente, si sarebbe diffusa a partire dal sud est dell'Europa (Turchia e Grecia, ad esempio) si diffusero, e rimpiazzando il primo gruppo umano.
Anche se non ci sono prove che i più antichi moderni umani in Europa abbiano contribuito all'attuale composizione genetica degli attuali abitanti del continente, tutti gli individui tra i 37 e i 14 mila anni fa discenderebbero da un'unica popolazione fondatrice, che costituirebbe parte della stirpe dei moderni Europei. Questa popolazione (rappresentata da un campione dal Belgio) sarebbe persistita in Europa per tutta l'Era Glaciale, con delle profonde ramificazioni per il continente. Sarebbe stata rimossa da molti luoghi attorno ai 33 mila anni fa, per vedere poi una nuova espansione attorno ai 19 mila anni fa.
Queste le conclusioni di un nuovo studio, pubblicato su Nature, che ha preso in esame il genoma da 51 Eurasiatici vissuti tra i 45 mila e gli 8.500 anni fa. Per questo periodo, la proporzione di DNA da Neanderthal diminuì dal 3-6% al 2% circa, coerentemente con la selezione naturale delle varianti Neanderthal nei moderni umani. I cambiamenti per il periodo considerato non sarebbero perciò meno drammatici di quelli degli ultimi settemila anni, con episodi multipli di migrazioni e di sostituzioni di popolazioni.
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Il DNA mostra il catastrofico contatto tra Vecchio e Nuovo Mondo

1 Aprile 2016

La Doncela, mummia inca ritrovata sul Monte Llullaillaco, in Argentina, nel 1999. Credit: Johan Reinhard
La Doncela, mummia inca ritrovata sul Monte Llullaillaco, in Argentina, nel 1999. Credit: Johan Reinhard

Il primo studio su larga scala del DNA antico proveniente dalle Americhe ha evidenziato l'impatto devastante sulle popolazioni indigene, in conseguenza dell'arrivo degli Europei nelle Americhe.
Lo studio, pubblicato su Science Advances, ha preso in esame il DNA da 92 genomi mitocondriali da mummie e scheletri precolombiani, di età compresa tra i 500 e gli 8.600 anni fa.
Nessuno dei lignaggi provenienti da queste è risultato essere ancora presente nei moderni indigeni, né ha mostrato di aver lasciato discendenza. Questa separazione daterebbe almeno a 9.000 anni fa; gli studiosi hanno ipotizzato diversi scenari demografici per spiegare il fenomeno. L'unico che riuscisse adatto alle osservazioni formulate è quello che ipotizza che - subito dopo la colonizzazione iniziale - si stabilirono popolazioni che rimasero geograficamente isolate, e che si estinsero poi in conseguenza del contatto con gli Europei.
La ricostruzione conferma l'arrivo dei primi Americani attorno a 16 mila anni fa, disperdendosi rapidamente fino a raggiungere il Cile 14.600 anni fa. La diversità genetica in queste prime popolazioni era limitata dal fatto che queste prime popolazioni fondatrici rimasero isolate presso lo Stretto di Bering tra i 2.400 e i 9.000 anni fa. Al picco dell'Era Glaciale i movimenti delle popolazioni umane erano limitati o bloccati. Questo isolamento è alla base della diversità genetica unica osservata nei primi Americani.
Resti umani in una sepoltura della Cultura Lima (500-700 d. C.) presso la Huaca Pucllana, Lima, Perù. Credit: Huaca Pucllana research, conservation and valorisation project
Resti umani in una sepoltura della Cultura Lima (500-700 d. C.) presso la Huaca Pucllana, Lima, Perù. Credit: Huaca Pucllana research, conservation and valorisation project

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Neanderthal e ruolo della dieta nell'evoluzione

29 Marzo 2016
NeanderthalFino a 40 mila anni fa, l'Homo sapiens convisse coi Neanderthal, addirittura mescolandosi pure ad essi. Tra le differenze di spicco tra le due specie, spicca il fatto che i Neanderthal fossero più bassi e tozzi, con bacini e gabbie toraciche più ampie di quelle dei moderni umani.
 
Un nuovo studio, presentato sull'American Journal of Physical Anthropology, suggerisce ora l'ipotesi che il torace "a campana" e un ampio bacino siano la conseguenza di un'evoluzione che nei Neanderthal sarebbe almeno parzialmente un adattamento a una dieta altamente proteica. Questa avrebbe richiesto un fegato e un sistema urinario di dimensioni maggiori.
Lo studio ha dunque verificato l'ipotesi con dei test. Negli animali, una dieta altamente proteica è associata a fegato e reni più grandi. Similmente, nelle popolazioni artiche vi è un fegato di dimensioni maggiori e si beve più acqua, segno di maggiore attività renale. Durante i duri inverni dell'Era Glaciale, i carboidrati erano scarsi e il grasso era presente in quantità limitata. Al contrario, grandi prede erano presenti in abbondanza.
Già nel 2011, gli autori dello studio presentarono un lavoro sull'Homo erectus nel Levante, nel quale dieta ed evoluzione erano messe in relazione.
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Invenzione e fiorire delle prime ceramiche

21 Marzo 2016
JomonPottery
Perché abbiamo inventato le ceramiche? Per molti millenni hanno giocato un ruolo fondamentale nella società umana, ma le ragioni dell'emersione e della diffusione di questa tecnologia sono poco comprese.
La ceramica sarebbe stata inventata dai cacciatori raccoglitori dell'Asia Orientale durante l'era glaciale (Tardo Pleistocene, attorno a 16 mila anni fa in Giappone), ma lo sviluppo della produzione si sarebbe verificato solo nell'Olocene (attorno a 11 mila anni fa) col passaggio a un clima più caldo e condizioni più stabili. Con il risorgere della vegetazione, nuove fonti di cibo si resero disponibili.
Un nuovo studio, pubblicato su PNAS, ha preso in esame 143 ceramiche (per un periodo di novemila anni) provenienti dal sito Jōmon di Torihama, nella parte occidentale del Giappone, al fine di investigare l'utilizzo e l'espansione di questo materiale presso quegli antichi cacciatori raccoglitori. Il sito di Torihama fu occupato dal tardo Pleistocene al medio Olocene.
In precedenza si riteneva che l'utilizzo e la produzione di ceramiche sorse in relazione a diverse tecniche di cucina e immagazzinamento per una varietà di cibi allora presenti. Le nuove analisi sui lipidi estratti dalle ceramiche hanno dimostrato che erano utilizzate per cucinare specie animali marine e d'acqua dolce. Sorprendentemente, vi erano pochi materiali vegetali, o relativi ad animali come i cervi. L'unico cambiamento significativo era quello del pesce d'acqua dolce.
Questo suggerirebbe che nello sviluppo delle ceramiche, fattori culturali piuttosto che ambientali possano essere stati determinanti (anche in relazione alla preparazione di pesce, crostacei, molluschi).
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