Il clima negli ultimi milioni di anni determinato fortemente dalle polveri (Dust), nell'Oceano Antartico

Un gruppo di scienziati guidato dai ricercatori della Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) e l'Istituto Federale Svizzero di Tecnologia (ETH Zürich) ha quantificato la polvere e i flussi di ferro depositato nell'Oceano Antartico negli ultimi 4 milioni di anni.

Lo studio, pubblicato in Nature, esplicita lo stretto rapporto tra i contributi massimi di polvere in questo oceano e i cambiamenti climatici che si sono verificati nei periodi di glaciazione più intensi del periodo Pleistocenico, circa 1.250 anni fa.

I dati confermano il ruolo del ferro nell'aumento dei livelli di fitoplancton durante i periodi glaciali, intensificando la funzione di questo oceano come pozzo per la CO2.

Nell'immagine sopra, l'ODP Site 1090, la fonte dei sedimenti utilizzata in questo studio, che si trova a 42 ° 54,5 'S, 8 ° 54,0' E, a 3.702 m di profondità. Le concentrazioni di nitrati sono prese dall'Atlante elettronico della World Ocean Experiment. Le frecce nere sono rappresentazioni schematiche delle celle di convezione atmosferica e la direzione del vento. EQ, l'Equatore.

Le polveri, formate da particelle di terreno e piante, influenzano il clima alterando l'equilibrio energetico dell'atmosfera e forniscono ferro e altri micronutrienti necessari per gli organismi marini. Gli scienziati ritengono che i flussi di polvere depositata dal vento nell'Oceano Antartico sono maggiori durante i periodi glaciali, e che la fertilizzazione con il ferro può avere stimolato la produttività marina, contribuendo in modo significativo alla riduzione di CO2 nell'atmosfera durante i periodi glaciali del Pleistocene più recente (negli ultimi 800.000 anni) .

Nell'immagine sotto, a, Lisiecki e Raymo (LR04) δ18O bentonico stack28. b, c, tassi di massa di accumulazione (MARs) di n-alcani (b) e ferro (c) al sito 1090 di ODP. Entrambe le annotazioni sono tracciate su una scala logaritmica invertita per sottolineare la relazione esponenziale con l'annotazione bentonica di δ18O. d, vista ampliata della variabilità del ferro negli ultimi 800  kyr dal sito 1090 (linea rossa) di ODP, tracciata insieme alle stime di cambiamento continuo della polvere nel centro antartico del ghiaccio dalla cupola C (EDC di EPICA; linea nera) 8.

Tuttavia, l'entità di questi effetti e il loro ruolo nell'evoluzione del sistema climatico è ancora da approfondire.

Le annotazioni prese in esame in questo lavoro di ricerca, sono le più lunghe e dettagliate per l'Oceano meridionale, e rivelano un forte aumento delle polveri e input di ferro durante la transizione climatica dell'epoca Pleistocenica media (1250 mila anni fa), in cui i flussi sono triplicati. Questa transizione ha segnato un cambiamento globale del clima con l'inizio dei periodi glaciali della durata di 100.000 anni, in confronto alla graduale intensificazione dei cicli glaciali che si sono verificati nei tre milioni di anni immediatamente precedenti, quando i periodi sono durati 41 mila anni.

Nell'immagine sotto, a, δ18O bentonico stack28. L'ombreggiatura arancio indica gli intervalli dove le glaciazioni intensificate ed i cambiamenti continui della polvere sono aumentati ai livelli comparabili a quelli della fase isotopica marina 5 (MIS), la transizione di MIS 4. la b, la regressione fra δ18O bentonico ed i colori del Fe MAR che indicano gli intervalli di tempo chiave: 0-0.7  MYR fa (blu), 0.7-1.25 MYR fa (il nero),   1.25-2.7 MYR fa (marrone) e 2.7-4 MYR fa (arancio). Il fondo che protegge le aree evidenzia l'evoluzione dell'accoppiamento del Fe MAR/bentonico δ18O attraverso gli intervalli di tempo chiave definiti. c, Fe MAR (linea rossa) e polvere MAR stimata dal Ti MAR (linea nera). d, varianza normalizzata del Fe MAR, n-alcani MAR e δ18O bentonico, computato in finestre di 200 kyr con una serie di ritardi uguali alla metà della lunghezza della serie cronologica (la ½ del “ritardo”); chiave dei dati in e . e, densità della potenza spettrale normalizzata del ciclo di 100 kyr in Fe MAr, in n-alcani MAR e δ18O, computato facendo uso di finestre di 500 kyr e ritardi della ½. Le linee tratteggiate verticali con ombreggiatura grigia in mezzo indicano l'inizio ed il rivestimento di MPT secondo il rif. 29. Nella d e nella e, la varianza e la densità spettrale di potenza del ciclo di 100 kyr delle differenti annotazioni sono state normalizzate a zero deviazioni standard dell'unità e della media (σ).

I risultati mostrano per la prima volta la stretta connessione tra più alti livelli di polvere depositata nell'Oceano Antartico e una più bassa concentrazione di CO2 nell'atmosfera, che ha dato modo alla comparsa delle glaciazioni profonde tipiche della storia recente della Terra.

Lo studio indica che la polvere molto probabilmente ha giocato un ruolo chiave nella fertilizzazione delle alghe microscopiche dell'Oceano del Sud, sottolineando il suo ruolo di ripulitore della CO2. Questi microrganismi crescono catturando la CO2 presente nell'atmosfera, e quando muoiono affondano liberando il carbonio nelle profondità dell'oceano.

Paolo Lui.