La storia del ghiaccio sulla Terra

Di Michael Marshall

Uomini primitivi, vestiti con pelli di animali, che attraversano vaste distese di ghiaccio alla disperata ricerca di cibo. Questa è l’immagine che ci viene in mente quando la maggior parte di noi pensa a un’era glaciale.

Ma in realtà ci sono state molte ere glaciali, la maggior parte delle quali molto prima che l’uomo facesse la sua prima comparsa. E l’immagine familiare di un’era glaciale è quella di un&colono relativamente mite; altre sono state così gravi che l’intera Terra si è congelata, per decine o addirittura centinaia di milioni di anni.

In effetti, il pianeta sembra avere tre impostazioni principali: “serra”, quando le temperature tropicali si estendono ai poli e non ci sono affatto lastre di ghiaccio; “ghiacciaia”, quando c’è del ghiaccio permanente, anche se la sua estensione varia molto; e “palla di neve”, in cui l’intera superficie del pianeta è congelata.

Perché il ghiaccio avanza periodicamente – e perché si ritira di nuovo – è un mistero che i glaciologi hanno appena iniziato a svelare. Ecco il nostro riassunto di tutto l’avanti e indietro che stanno cercando di spiegare.

Terra a palla di neve

Da 2,4 a 2,1 miliardi di anni fa

La glaciazione huroniana è la più antica era glaciale che conosciamo. La Terra aveva poco più di 2 miliardi di anni e ospitava solo forme di vita unicellulari.

Le prime fasi dell’Huroniano, da 2,4 a 2,3 miliardi di anni fa, sembrano essere state particolarmente gravi, con l’intero pianeta congelato nella prima “Terra a palla di neve”. Questo potrebbe essere stato innescato da una pausa di 250 milioni di anni nell’attività vulcanica, che avrebbe significato meno anidride carbonica pompata nell’atmosfera e un ridotto effetto serra.

Gelo profondo

Da 850 a 630 milioni di anni fa

Durante i 200 milioni di anni del periodo criogenico, la Terra fu immersa in uno dei freddi più profondi che abbia mai sperimentato – e l’emergere della vita complessa potrebbe averlo causato.

Una teoria è che la glaciazione fu innescata dall’evoluzione di grandi cellule, e forse anche di organismi multicellulari, che sprofondarono sul fondo del mare dopo essere morti. Questo avrebbe risucchiato CO2 dall’atmosfera, indebolendo l’effetto serra e quindi abbassando le temperature globali.

Sembra che ci siano state due distinte glaciazioni criogeniche: la cosiddetta glaciazione Sturtiana tra 750 e 700 milioni di anni fa, seguita dalla glaciazione Varanger (o Marinoan), da 660 a 635 milioni di anni fa. Ci sono alcune prove che la Terra è diventata una palla di neve a volte durante le grandi glaciazioni, ma i ricercatori stanno ancora cercando di capire esattamente cosa è successo.

Estinzione di massa

Da 460 a 430 milioni di anni fa

A cavallo tra il tardo Ordoviciano e l’inizio del Siluriano, l’era glaciale andino-sahariana fu segnata da un’estinzione di massa, la seconda più grave nella storia della Terra.

La morte fu superata solo dalla gigantesca estinzione Permiana di 250 milioni di anni fa. Ma quando l’ecosistema si riprese dopo il congelamento, si espanse, con piante terrestri che divennero comuni nel corso del periodo Siluriano. E queste piante potrebbero aver causato la successiva grande era glaciale.

Le piante invadono la terra

360 a 260 milioni di anni fa

Come la glaciazione criogenica, l’era glaciale del Karoo ha avuto due picchi di copertura glaciale che potrebbero essere state due ere glaciali distinte. Hanno avuto luogo nel periodo Mississipiano, da 359 a 318 milioni di anni fa, e di nuovo nel Pennsylvaniano da 318 a 299 milioni di anni fa.

Queste ere glaciali potrebbero essere state il risultato dell’espansione delle piante terrestri che ha seguito il Criogenio. Quando le piante si diffusero sul pianeta, assorbirono CO2 dall’atmosfera e rilasciarono ossigeno (PDF). Come risultato, i livelli di CO2 scesero e l’effetto serra si indebolì, innescando un’era glaciale.

C’è qualche prova che il ghiaccio andava e veniva in cicli regolari, guidati da cambiamenti nell’orbita terrestre. Se fosse vero, questo significherebbe che l’era glaciale del Karoo funzionava in modo molto simile a quella attuale.

L’Antartide si congela

14 milioni di anni fa

L’Antartide non è sempre stata una landa desolata e ghiacciata. Solo 34 milioni di anni fa si sono formati i primi piccoli ghiacciai sulle cime delle montagne dell’Antartide. Ed è stato 20 milioni di anni dopo, quando la temperatura mondiale è scesa di 8 °C, che il ghiaccio dei ghiacciai si è congelato sulla roccia, ed è nata la calotta di ghiaccio meridionale.

Questo calo di temperatura è stato innescato dall’ascesa dell’Himalaya. Man mano che crescevano più in alto, erano esposti a un aumento degli agenti atmosferici, che risucchiavano CO2 dall’atmosfera e riducevano l’effetto serra.

L’emisfero settentrionale rimase relativamente libero dai ghiacci più a lungo, con la Groenlandia e l’Artico che divennero pesantemente glaciali solo circa 3.2 milioni di anni fa.

L’ultima avanzata dei ghiacci

2,58 milioni di anni fa

La glaciazione del Quaternario è iniziata solo pochi milioni di anni fa – ed è ancora in corso. Quindi la sua storia è relativamente recente, in termini geologici, e può essere studiata molto più in dettaglio delle altre. È evidente che le lastre di ghiaccio sono passate attraverso molteplici fasi di crescita e ritiro nel corso del Quaternario.

Durante le fasi “glaciali”, la temperatura era bassa e il ghiaccio si estendeva lontano dai poli. Durante gli “interglaciali”, la temperatura era un po’ più calda e il ghiaccio si ritirava. Brevi, inconcludenti periodi di avanzamento dei ghiacci – tipicamente della durata di meno di 10.000 anni – sono chiamati “stadiali”; viceversa, i periodi in cui i ghiacci si ritirarono, ma solo per breve tempo, sono chiamati “interstadiali”.

La causa principale della glaciazione del Quaternario fu la continua caduta del livello di CO2 nell’atmosfera dovuta all’erosione dell’Himalaya. Tuttavia, la tempistica dei glaciali e degli interglaciali è stata guidata da cambiamenti periodici nell’orbita terrestre che cambiano la quantità di sole che raggiunge varie parti del pianeta. L’effetto di questi piccoli cambiamenti orbitali è stato amplificato da feedback positivi, come i cambiamenti nei livelli di gas serra.

Durante i primi due terzi del Quaternario, il ghiaccio è avanzato e si è ritirato circa ogni 41.000 anni – lo stesso tempo dei cambiamenti nell’inclinazione dell’asse terrestre. Circa un milione di anni fa, il ghiaccio è passato a un ciclo di 100.000 anni per ragioni che fino a poco tempo fa erano un mistero. Ora informazioni più dettagliate sulla tempistica dei movimenti del ghiaccio potrebbero aver aiutato i glaciologi a trovare una risposta.

Per rendere le cose ancora più complicate, il ghiaccio non avanzava e si ritirava contemporaneamente in tutto il mondo. Spesso iniziava ad avanzare su un continente, mentre gli altri venivano coperti solo migliaia di anni dopo, e poi si fermava su alcuni continenti diversi millenni dopo essere scomparso dagli altri.

Così ci furono in realtà molte glaciazioni sovrapposte all’interno del Quaternario, ognuna nominata separatamente: i complessi Baveliano e Cromeriano di glaciazioni e interglaciazioni; la glaciazione Elsteriana; l’interglaciazione Holsteiniana e la glaciazione Saaliana, tra le altre.

Tra 130.000 e 114.000 anni fa, il ghiaccio si ritirò durante l’interglaciale Eemiano – e poi avanzò di nuovo per creare il glaciale che la maggior parte delle persone conosce come “l’era glaciale”.

La nostra era glaciale

110.000 a 12.000 anni fa

Le temperature fredde del Quaternario potrebbero aver permesso al nostro cervello di diventare molto più grande di quello dei nostri antenati ominidi. Mentre questo è ancora aperto al dibattito, è plausibile che il più recente periodo glaciale abbia lasciato il segno sulla nostra specie.

Gli uomini di Neanderthal, con cui abbiamo condiviso il pianeta fino a poco prima dell’ultimo massimo glaciale, 20.000 anni fa, potrebbero aver lottato per sopravvivere mentre l’aumento e la caduta del ghiaccio mangiavano il loro habitat – anche se sono state suggerite molte altre spiegazioni per la loro estinzione. Ciò che è indubbio è che l’Homo sapiens sopravvisse e si dedicò all’agricoltura subito dopo il ritiro dei ghiacci, ponendo le basi per l’ascesa della civiltà moderna.

Quando il periodo glaciale volgeva al termine e le temperature cominciavano a salire, ci furono due ultimi colpi di freddo. In primo luogo, il freddo “Older Dryas” di 14.700-13.400 anni fa trasformò la maggior parte dell’Europa da foresta a tundra, come l’odierna Siberia. Dopo una breve tregua, il Dryas più giovane, tra 12.800 e 11.500 anni fa, ha congelato l’Europa nel giro di pochi mesi – probabilmente a causa dell’acqua di fusione dei ghiacciai che si ritiravano, interrompendo la corrente del “nastro trasportatore” dell’Oceano Atlantico, anche se è stato accusato anche un impatto cometario.

Dodicimila anni fa, le grandi lastre di ghiaccio si sono ritirate all’inizio dell’ultimo interglaciale – il Flandrian – permettendo agli uomini di tornare alle latitudini del nord. Questo periodo è stato relativamente caldo e il clima relativamente stabile, anche se è stato leggermente più freddo dell’ultimo interglaciale, l’Eemiano, e il livello del mare è attualmente più basso di almeno 3 metri – differenze che sono attentamente esaminate dai ricercatori desiderosi di capire come si svilupperà il nostro clima. Nonostante gli effetti dell’uomo sul clima, il ciclo continuerà a girare, il periodo della serra un giorno finirà – e le lastre di ghiaccio scenderanno di nuovo.

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