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


La regina Nefertari prosegue il suo viaggio in Nord America e arriva a Kansas City

La regina Nefertari prosegue il suo viaggio in Nord America e arriva a Kansas City

Apre oggi "Queen Nefertari: eternal Egypt" al Nelson-Atkins Museum of Art, con 250 reperti del Museo Egizio.

Prosegue con una nuova tappa il tour nordamericano dei reperti del Museo Egizio, protagonisti della mostra itinerante "Regine del Nilo" che, reduce dal successo di Washington, approda oggi con un nuovo allestimento al Nelson-Atkins Museum of Art di Kansas City, dove potrà essere visitata dal pubblico statunitense fino al 29 marzo del 2020.

L'esposizione, che sta raccogliendo grande apprezzamento a livello internazionale, si presenta nella nuova sede col titolo "Queen Nefertari: eternal Egypt" proponendo un focus dedicato proprio alla regina moglie del faraone Ramesse II (1279 - 1213 a. C.).  Un percorso espositivo che si snoda attraverso circa 250 reperti del Museo che comprendono, insieme a statue e oggetti di vita quotidiana, il corredo funerario e il coperchio del sarcofago di Nefertari, portati alla luce dalla Missione Archeologica Italiana guidata da Ernesto Schiaparelli e al lavoro nella Valle delle Regine tra il 1903 e il 1905.

Ma prima di approdare nelle sale espositive del Nelson-Atkins, alcuni di questi reperti hanno soggiornato alcuni giorni, nelle scorse settimane, in un altro edificio della cittadina del Missouri: il Saint Luke's Hospital, dove alcune indagini diagnostiche ne hanno certificato lo stato di conservazione ottimale.

L’esposizione racconterà inoltre ai visitatori la storia delle mogli dei faraoni durante il Nuovo Regno nel periodo che va dal 1500 al 1000 a.C., quando regine come Ahmose Nefertari, Hatshepsut, Tiye, Nefertiti, e in particolare Nefertari, erano donne influenti che non ricoprivano soltanto il ruolo di mogli ma gestivano anche il palazzo del faraone esercitando un potere politico significativo.

 


pietre solari Vichinghi

Le "pietre solari" dei Vichinghi: verso una verifica della teoria

30 Gennaio 2016

I Vichinghi utilizzarono ‘pietre solari’ di cristallo per scoprire l'America?


Traduzione da The Conversation. Autore Professore di Biochimica applicata, Università di Nottingham
Antichi documenti ci raccontano di come gli intrepidi navigatori vichinghi (che scoprirono l'Islanda, la Groenlandia ed infine il Nord America) navigarono utilizzando punti di riferimento, uccelli e balene, e poco altro. Ci sono pochi dubbi sul fatto che i marinai vichinghi avrebbero utilizzato pure la posizione notturna delle stelle e quella del sole durante il giorno, e gli archeologi hanno scoperto quella che sembra essere una meridiana vichinga per la navigazione. Ma senza bussole magnetiche, come tutti gli antichi marinai avrebbero avuto difficoltà a ritrovare la strada al passaggio delle nubi.
Ad ogni modo, vi sono anche diversi resoconti nelle saghe nordiche e in altre fonti di una sólarsteinn, “pietra solare” (NdT: “sunstone” in Inglese). La letteratura non dice per che cosa fosse utilizzata, ma il tema ha scatenato decenni di ricerche che hanno indagato se non si trattasse di un riferimento a una forma affascinante di strumento per la navigazione.
L'idea è che i Vichinghi possano aver utilizzato l'interazione della luce solare con particolari tipologie di cristallo per creare un aiuto per la navigazione che possa aver funzionato persino in condizioni di cielo coperto. Questo avrebbe significato che i Vichinghi scoprirono i principi base della misura della luce polarizzata secoli prima che questa fosse spiegata scientificamente (e che sono oggi utilizzati per identificare e misurare diverse sostanze chimiche). Gli scienziati si stanno ora avvicinando a stabilire se questa forma di navigazione possa essere stata possibile, o se si tratta solo di una teoria fantasiosa.

Dispersione e polarizzazione

Per comprendere meglio come questo può aver funzionato, abbiamo bisogno di comprendere alcune cose sul modo con cui la luce, e in particolare la luce solare, può essere influenzata. La luce che viene dal sole è dispersa e polarizzata dall'atmosfera. Questo avviene quando la luce è assorbita ed emessa nuovamente con la stessa energia delle molecole nell'aria e per diversi valori, sulla base della lunghezza d'onda della luce. L'estremità blu dello spettro della luce è dispersa più del rosso, come si spiega nella teoria sviluppata dal fisico britannico Lord Rayleigh nel diciannovesimo secolo. La dispersione per particelle nell'atmosfera spiega perché il cielo appaia blu.
Più importante è che le onde di luce dispersa siano pure polarizzate fino a una certa estensione. Questo significa che vibrano in un piano piuttosto che in tutte le direzioni al contempo. Il valore della polarizzazione subito da un raggio di luce solare dipende dal suo angolo per l'osservatore e dal fatto che la luce sia stata ulteriormente dispersa da nuvole e altre particelle che causano depolarizzazione.
Lungo la linea costiera della Norvegia e dell'Islanda si trovano frammenti cristallini di carbonato di calcio noti come calcite o spath d'Islanda (NdT: silfurberg in Islandese, Iceland spar in Inglese). Quando la luce solare polarizzata entra in un cristallo di calcite, avviene qualcosa di molto interessante. La calcite è fortemente birifrangente, il che significa che divide la luce che la attraversa in diverse direzioni e con diverse intensità, anche se l'intensità totale sarà costante.
Questo significa che gli oggetti visti attraverso un cristallo di calcite appaiono come doppi. Ciò che più conta per i nostri scopi, la differenza tra le due onde luminose dipende da come la luce originale è polarizzata e dalla posizione e orientamento del cristallo rispetto alla fonte di luce.

Visione doppiamente chiara. Immagine fornita dall'autore a The Conversation.

La tormalina e la cordierite sono cristalli con proprietà simili, eccetto per il fatto che invece di dividere la luce come la calcite, sono fortemente dicroiche. Questo significa che assorbono una componente della polarizzazione più fortemente dell'altra. Ancora una volta, le proprietà dicroiche dipendono da come la luce originale è polarizzata e dalla polarizzazione e dall'orientamento del cristallo rispetto alla fonte di luce.
Così, e almeno in teoria, l'esame di come la luce solare passava attraverso uno di questi cristalli – e con appropriata calibratura – potrebbe essere utilizzato come guida per marinai al fine di stimare la posizione del sole. Questo potrebbe allora permettere loro di determinare la direzione del nord geografico – persino senza comprendere i principi scientifici dietro questi fenomeni.
Se avanzassimo l'enorme supposizione che i Vichinghi possedevano questi cristalli/pietre solari a bordo delle loro navi e, ciò che più conta, sapessero cosa farci, la domanda sarebbe: la differenza nella luce sarebbe stata percettibile ai loro occhi? E sarebbe stata percettibile con sufficiente accuratezza (dopo errori causati dalle imperfezioni nei cristalli e dalla depolarizzazione), da essere usata come aiuto per la navigazione persino in condizioni di cielo coperto?

Verifica della teoria

L'ultima in un impressionante elenco di pubblicazioni recentemente comparse sull'argomento su Royal Society Open Science ha cercato di rispondere esattamente a questa domanda. Gabor Horvath e i suoi colleghi hanno guardato alla possibilità che i segnali ottici da queste tre tipologie di cristallo fossero sufficientemente forti da essere percettibili e con sufficiente accuratezza da predire la posizione del sole sotto un cielo coperto.
Per fare questo, hanno simulato le condizioni, posizione del sole compresa, di un viaggio vichingo tra Norvegia, Groenlandia meridionale e Terranova. Hanno scoperto che con un cielo limpido, col quale il grado di polarizzazione è alto, tutti e tre i cristalli mostravano sufficiente segnale e buona accuratezza. In condizioni di leggera nuvolosità, con le quali il grado di polarizzazione era in qualche modo ridotto ma sempre relativamente alto, cordierite e tormalina funzionavano meglio della calcite.
Solo la calcite molto pura (con le impurità ottiche rimosse) aveva prestazioni a un livello simile a quello degli altri due cristalli. Se la polarizzazione della luce solare era molto bassa, la calcite sembrava dare i risultati migliori nel predire la posizione del sole attraverso le nuvole. E in condizioni di cieli molto nuvolosi o di nebbia, gli errori di misurazione diventavano troppo alti per tutti e tre i cristalli.
La squadra di Horvath sta ora guardando ad ulteriori errori nella predizione della posizione del nord geografico, utilizzando queste informazioni. Se il metodo non funzionerà in condizioni di cielo nuvoloso utilizzando la tipologia di cristalli imperfetti che i Vichinghi avranno probabilmente posseduto, l'intera teoria sarebbe probabilmente sbagliata. E nei giorni di cielo limpido, sarebbe stato più semplice utilizzare meridiane calibrate.
Ma se i ricercatori stabiliscono che le pietre solari possono essere state accuratamente utilizzate per determinare la direzione del nord geografico, allora l'idea sembrerà praticabile. Tutto quello che resterebbe quindi, per provare finalmente questa affascinante teoria, sarebbe di trovare una nave vichinga con una pietra solare calibrata al suo interno. Per quello, ad ogni modo, potrebbe volerci del tempo.
Traduzione da The Conversation. The Conversation non è responsabile dell’accuratezza della traduzione.
The Conversation

Leiv Eriksson oppdager Amerika ("Leif Erikson scopre l'America") di Christian Krogh (1893), Nasjonalgalleriet Oslo. Da WikipediaPubblico Dominio.