Analizzando i nuclei di ghiaccio antartici, gli scienziati dell’Università del Colorado Boulder, insieme ad un un team internazionale di collaboratori, hanno rivelato la più dettagliata storia climatica del pianeta, comprese le temperature estive e invernali risalenti a 11.000 anni fa, all’inizio del cosiddetto Olocene. Pubblicato su Nature, lo studio è il primo di questo tipo. “L’obiettivo del team di ricerca era quello di spingersi oltre i limiti di ciò che è possibile fare con le interpretazioni del clima del passato, e per noi significava cercare di capire il clima alle scale temporali più brevi, in questo caso stagionalmente, dall’estate all’inverno, anno per anno, per molte migliaia di anni”, ha dichiarato Tyler Jones, autore principale dello studio dell’Institute of Arctic and Alpine Research (INSTAAR).
Lo studio convalida anche un aspetto di una teoria di lunga data sul clima terrestre che non è stato dimostrato in precedenza: come le temperature stagionali nelle regioni polari rispondono ai cicli di Milankovitch. Lo scienziato serbo Milutin Milankovitch ipotizzò un secolo fa che gli effetti collettivi dei cambiamenti di posizione della Terra rispetto al Sole – dovuti a lente variazioni della sua orbita e del suo asse – sono un forte motore che influenza il clima terrestre a lungo termine, compreso l’inizio e la fine delle ere glaciali (prima di qualsiasi significativa influenza umana sul clima). “Sono particolarmente entusiasta del fatto che il nostro risultato confermi una previsione fondamentale della teoria utilizzata per spiegare i cicli climatici delle ere glaciali della Terra: l’intensità della luce solare controlla le temperature estive nelle regioni polari e quindi anche lo scioglimento dei ghiacci”, ha dichiarato Kurt Cuffey, coautore dello studio e professore presso l’Università della California Berkeley.
Questi dati più dettagliati sui modelli climatici a lungo termine del passato forniscono anche un’importante base di riferimento per altri scienziati, che studiano l’impatto delle emissioni di gas serra causate dall’uomo sul nostro clima presente e futuro. Conoscendo quali cicli planetari si verificano naturalmente e perché, i ricercatori possono identificare meglio l’influenza umana sul cambiamento climatico e il suo impatto sulle temperature globali. “Questa ricerca è qualcosa a cui gli esseri umani possono davvero riferirsi, perché in parte viviamo il mondo attraverso l’alternarsi delle stagioni: documentare come le temperature estive e invernali siano variate nel tempo ci permette di capire il clima”, ha detto Jones.
Le carote di ghiaccio
Gli scienziati di tutto il mondo studiano da tempo il clima del passato della Terra utilizzando nuclei di ghiaccio raccolti ai poli. Queste sottili colonne cilindriche di ghiaccio, chiamate tecnicamente “carote” ricavate da lastre di ghiaccio (per lo più in Antartide e in Groenlandia), forniscono preziosi dati a lungo termine, intrappolati nel tempo, su tutto ciò che riguarda le concentrazioni atmosferiche passate di gas serra e le temperature passate dell’aria e degli oceani. La carota di ghiaccio West Antarctic Ice Sheet (WAIS) Divide, la più lunga mai perforata dai ricercatori statunitensi, misura 11.171 piedi (quasi 3 km) di lunghezza, e contiene dati risalenti a 68.000 anni fa.
Le carote di ghiaccio come questa vengono poi accuratamente tagliate in sezioni più piccole che possono essere trasportate e conservate in modo sicuro o analizzate in laboratori in tutto il Paese, come lo Stable Isotope Lab del CU Boulder. Per questo studio, i ricercatori hanno analizzato una registrazione continua dei rapporti degli isotopi dell’acqua dalla carota di ghiaccio WAIS. I rapporti tra le concentrazioni di questi isotopi (elementi con lo stesso numero di protoni ma con un numero diverso di neutroni) rivelano dati sulle temperature passate e sulla circolazione atmosferica, comprese le transizioni tra ere glaciali e periodi caldi nel passato della Terra.
Questi isotopi dell’acqua tendono a non rimanere nello stesso punto della calotta glaciale superiore, ma si muovono in percorsi interconnessi (simili alle sacche d’aria nel polistirolo) mentre cambiano stato tra vapore e ghiaccio, nel corso di decenni o secoli, prima di solidificarsi a sufficienza. Questo processo può “offuscare” i dati che i ricercatori cercano di esaminare. Tuttavia, grazie all’utilizzo di carote di ghiaccio di alta qualità, provenienti dalla calotta glaciale dell’Antartide occidentale, a misurazioni ad altissima risoluzione e ai progressi compiuti negli ultimi 15 anni nell’analisi, il team è riuscito a correggere la diffusione presente nei dati e a completare lo studio.
Studio degli isotopi stabili
Sebbene lo studio illustri la storia del clima terrestre, il lavoro che ne è alla base ha una storia a sé stante.
Per più di tre decenni, i ricercatori del Laboratorio Isotopi Stabili dell’INSTAAR hanno studiato una varietà di isotopi stabili – forme non radioattive di atomi con firme molecolari uniche – che si trovano ovunque, dall’interno delle carote di ghiaccio e dal carbonio nel permafrost, all’aria nella nostra atmosfera. Jones è entrato nel laboratorio nel 2007 come studente di master e non se n’è più andato. “Ho il ricordo nitido di essere entrato nell’ufficio del mio consulente, Jim White, intorno al 2013, e di avergli mostrato che saremmo stati in grado di estrarre i valori estivi e invernali per gli ultimi 11.000 anni, il che è estremamente raro. A quanto ci risulta, nessuno l’aveva mai fatto prima”, ha detto Jones. Ci sono voluti quasi dieci anni per capire il modo corretto di interpretare i dati, provenienti da carote di ghiaccio scavate molti anni prima di quella riunione.
Il prossimo passo del team è cercare di interpretare le carote di ghiaccio ad alta risoluzione in altri luoghi, come il Polo Sud e la Groenlandia nord-orientale, dove sono già state effettuate rilevazioni, per comprendere meglio la variabilità climatica del nostro pianeta. “Gli esseri umani hanno una curiosità fondamentale su come funziona il mondo e su ciò che è accaduto in passato, perché questo può anche informare la nostra comprensione di ciò che potrebbe accadere in futuro”, ha detto Jones.
