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Ere glaciali, un nuovo studio sulla luce solare

I ghiacci che hanno avvolto il nostro pianeta diverse volte nel corso della sua storia evolutiva – un fenomeno noto come Snowball Earth (Terra a palla di neve)  hanno posto le basi per la successiva esplosione della vita complessa e multicellulare. Secondo uno studio condotto da scienziati dell’Mit  la Snowball Earth è stata probabilmente il prodotto di glaciazioni indotte dalla velocità: ovvero la Terra può attraversare un’era glaciale quando il livello di radiazione solare ricevuta cambia rapidamente in un periodo di tempo geologicamente breve.

Nello specifico – si legge nel studio – la quantità di radiazione solare non deve arrivare ad un determinato punto di soglia; fintanto che la diminuzione della luce solare in arrivo si verifica più velocemente della velocità critica, seguirà una glaciazione temporanea o Snowball Earth. Lo studio pubblicato nei Procedings della Royal Society A, suggerisce che i fenomeni che hanno innescato l’era glaciale  – come eruzioni vulcaniche su scala planetaria e formazioni di nubi spesse – hanno di conseguenza ridotto anche l’apporto di radiazione solare.

I dati raccolti nella ricerca possono essere utili anche allo studio di forme di vita su altri pianeti. In particolare gli esopianeti situati nella loro zona abitabile potrebbero subire delle glaciazioni nonostante la loro posizione favorevole.  «Un pianeta all’interno della zona abitabile potrebbe subire un brusco cambio della quantità di luce in arrivo dalla propria stella- commenta Constantin Arnscheidt del Mit – e trasformarsi in una Snowball Earth. Questo particolare ci mette di fronte al fatto che l’abitabilità sia un concetto che può cambiare nel corso tempo».

Indipendentemente dai particolari processi che hanno innescato le glaciazioni del passato, gli scienziati concordano sul fatto che il fenomeno delle Snowball Earth sia generato dall’espansione dei ghiacci dai poli verso l’equatore. Mano a mano che il ghiaccio copre il globo il pianeta diventa più riflettente e  la superficie si raffredda ulteriormente. Alla fine, se il ghiaccio raggiunge una certa misura, la glaciazione fa la sua comparsa su scala planetaria.

Le ere glaciali globali sulla Terra sono state temporanee  a causa del ciclo del carbonio del pianeta. Quando il pianeta non è coperto di ghiaccio i livelli di anidride carbonica nell’atmosfera sono in qualche modo controllati dall’erosione degli agenti atmosferici su rocce e minerali. Quando invece  il pianeta è coperto di ghiaccio gli agenti atmosferici sono notevolmente ridotti e l’anidride carbonica si accumula nell’atmosfera, creando un effetto serra che alla fine ‘scongela’ il pianeta.

«Ci sono molte teorie sulle cause delle glaciazioni globali – continua Arnscheidt – ma tutte si riducono a qualche modifica implicita della radiazione solare in arrivo intesa come superamento di una specifica soglia». I ricercatori hanno sviluppato un semplice modello matematico del sistema climatico terrestre che include equazioni per rappresentare le relazioni tra radiazione solare in entrata e in uscita, la temperatura superficiale della Terra, la concentrazione di anidride carbonica nell’atmosfera e gli effetti degli agenti atmosferici nell’assorbimento e immagazzinamento dell’anidride carbonica atmosferica. In questo modo è stato possibile mettere a punto ciascuno di questi parametri per osservare quali condizioni generavano una Snowball Earth. 

In conclusione i ricercatori hanno scoperto che è più probabile che un pianeta si congeli se la radiazione solare in entrata diminuisce rapidamente, a una velocità superiore a quella critica senza necessariamente oltrepassare un certo punto di soglia. Il modello presenta un’incertezza sul valore del tasso critico dato che si tratta di una rappresentazione semplificata del clima terrestre. Tuttavia gli scienziati ritengono che la Terra dovrebbe sperimentare una caduta del 2% circa della luce solare in arrivo per un periodo di circa 10.000 anni per entrare in un’era glaciale globale.

I meccanismi particolari che potrebbero aver rapidamente oscurato i cieli per decine di migliaia di anni sono ancora in discussione. Una possibilità è che i vulcani diffusi possano aver emesso aerosol nell’atmosfera, bloccando la luce solare in arrivo in tutto il pianeta. Secondo un’altra ipotesi le alghe primitive avrebbero avuto meccanismi evolutivi tali da facilitare la formazione di nuvole che riflettono la luce. «Anche se data l’attuale traiettoria climatica non sperimenteremo una nuova glaciazione – conclude Arnscheidt – ci sono alcuni fattori da tenere sotto osservazione ad esempio la velocità con cui stiamo modificando il clima per via delle nostre attività. Identificare altri fattori di rischio e limitare i loro tassi critici sarà l’obiettivo delle ricerche future».

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