La Terra ha avuto raramente calotte polari: ecco le cause della loro formazione

Non è facile raffreddare il clima della Terra, soprattutto se si vuole che sia abbastanza freddo da permettere la formazione di calotte di ghiaccio.

Secondo un modello delle forze geologiche che hanno plasmato il clima negli ultimi 420 milioni di anni, per raggiungere queste temperature “da ghiacciaio” è necessaria una combinazione di rapida erosione delle rocce che rimuova l’anidride carbonica dall’atmosfera e una minore attività vulcanica che rilasci CO2. La ricerca su questo nuovo modello è stata pubblicata su Science Advance.

Nonostante spesso i media vogliano far passare il messaggio opposto, il clima della Terra è attualmente più freddo del solito. “Quando si guarda al passato geologico e si cerca di capire quanto sia stata calda la Terra nella sua storia, si trovano molte prove di climi caldi”, afferma Benjamin Mills dell’Università di Leeds, Regno Unito. “Non si trovano molte prove di glaciazioni”.

I periodi relativamente rari in cui il freddo è stato sufficiente a formare calotte di ghiaccio permanenti ai poli – chiamati “climi glaciali” – sono associati a bassi livelli di CO2 nell’atmosfera che riducono l’effetto serra. Ma ci sono spiegazioni diverse su cosa abbia spinto questi periodi di bassa CO2.

Calotta antartica

Alcuni ricercatori hanno proposto che fossero dovuti a riduzioni di CO2 rilasciate dai vulcani; altri hanno suggerito che fossero causati da un aumento dei tassi di erosione della roccia – un processo noto come weathering che comporta reazioni chimiche che rimuovono la CO2 dall’atmosfera.

I tassi di erosione potrebbero aumentare quando i continenti si scontrano per formare lunghe catene montuose che sono poi soggette a erosione, o quando la deriva dei continenti trascina le masse terrestri in regioni – come i tropici – dove tassi di precipitazioni e temperature più elevate possono accelerare l’erosione. Anche i cambiamenti nella copertura vegetale possono aumentare i tassi di erosione.

Per determinare se uno di questi processi di raffreddamento geologico abbia stimolato le ghiacciaie del passato profondo, Mills e i suoi colleghi hanno sviluppato un modello di sistema terrestre per spiegare i cambiamenti dei livelli di CO2 nell’atmosfera negli ultimi 420 milioni di anni – un arco di tempo che copre la maggior parte dell’Eone Fanerozoico, che ha visto diverse ghiacciaie separate.

Una differenza fondamentale rispetto ai modelli precedenti è stata quella di tenere conto della posizione mutevole dei continenti. “Nessuno è stato in grado di farlo in un sistema tridimensionale”, afferma Mills.

I ricercatori hanno scoperto che i risultati del modello corrispondevano meglio alle registrazioni geologiche osservate della temperatura, dei livelli di CO2 e della posizione delle calotte glaciali quando includevano sia gli effetti dell’erosione delle rocce che i cambiamenti nel degassamento dei vulcani. Questo suggerisce che nessuno dei due fattori può spiegare da solo le transizioni verso i climi glaciali, dice Mills. “Significa che avevano ragione un po’ tutti”.

Calotta polare

Tuttavia, la conclusione dello studio secondo cui sono necessari più fattori per stimolare una casa di ghiaccio è ben lontana dall’essere l’ultima parola sull’argomento, afferma Isabel Montañez dell’Università della California, Davis. “Abbiamo capito tutti da decenni che si tratta di più di un processo”, dice. “Per definizione, questo è il sistema Terra. Questo documento non ci dà una soluzione”.

Parte del problema è che il modello cattura i cambiamenti nell’arco di decine di milioni di anni, quindi non può spiegare i cambiamenti climatici a breve termine, dice Montañez. Secondo Montañez, inoltre, il modello si basa su una registrazione obsoleta delle variazioni di CO2. Inoltre, il modello non tiene conto della dispersione e dell’evoluzione delle piante durante il Fanerozoico, che ha influenzato il tasso di erosione delle rocce. “Devono aggiungere la vegetazione, perché ha un impatto enorme”, afferma l’autrice.

Una modellazione più dettagliata potrebbe far luce sul ritmo molto più rapido dei cambiamenti climatici in risposta alle emissioni umane di CO2 e su ciò che il futuro riserva al clima glaciale che il pianeta ha mantenuto negli ultimi 34 milioni di anni. Ma questi nuovi risultati catturano cambiamenti su una scala temporale troppo lunga per essere direttamente rilevanti per oggi, afferma Andrew Merdith dell’Università di Leeds, uno degli autori dello studio.

Tuttavia, il fatto che i climi delle ghiacciaie possano terminare rapidamente è un avvertimento di ciò che può accadere nel sistema Terra, afferma Merdith. “Dovremmo essere cauti nell’ipotizzare che se invertiamo l’aumento di CO2 le cose torneranno come erano nell’era preindustriale”.