Alcuni risultati della ricerca ANDRILL-MIS

Dato che il sub-campionamento e la distribuzione dei campioni della carota di ANDRILL sono stati effettuati da poco più di un anno, lo studio delle caratteristiche stratigrafiche è tuttora in corso. Alcuni dei risultati scientifici finora ottenuti possono, comunque, essere qui brevemente descritti.

Come precedentemente discusso, il principale obiettivo di ANDRILL consiste nel comprendere le variazioni in estensione e volume della calotta glaciale Antartica (e, in particolare, della calotta Antartica Occidentale e della piattaforma di Ross), in risposta alle forzature del clima che si sono verificate nelle ultime decine di milioni di anni. L'origine della calotta Antartica occidentale è fatta risalire a circa 14 milioni di anni fa (era Cenozoica, epoca Miocene medio) quando, a seguito di una fase prolungata di raffreddamento del clima, si è verificata una grande espansione della calotta Antartica Orientale (EAIS - East Antarctic Ice Sheet). Tale espansione ha portato alla formazione di una calotta glaciale permanente anche sull'Antartide Occidentale (WAIS - West Antarctic Ice Sheet). Dopo tale evento, le due calotte glaciali costituiscono un'area glaciale permanente che si estende sulla quasi totalità del continente antartico. La successione dei cicli climatici ha, però, prodotto grandi variazioni di estensione e volume delle calotte glaciali, con particolare riguardo alla WAIS e alle sue piattaforme di ghiaccio (Ross Ice Shelf, sul versante Pacifico-Indiano, e Weddel Ice Shelf, sul versante Atlantico), che sono supposte essersi parzialmente o totalmente disgregate durante gli stadi climatici più caldi. L'evoluzione temporale della WAIS e delle sue piattaforme di ghiaccio non è, però, ancora nota con affidabilità e in dettaglio; in letteratura, quindi, non vi è uniformità di interpretazione.

Alcuni studi, basati soprattutto su dati geomorfologici, ipotizzano che calotta e piattaforma fossero rimasti relativamente stabili negli ultimi 14 milioni di anni, con modeste variazioni di volume ed estensione delle aree glaciali.

94 Altri ricercatori, partendo dallo studio della morfologia delle rocce sulla catena Transantartica, suggeriscono un comportamento molto più dinamico, ipotizzando che la WAIS e la piattaforma di Ross avessero subito ripetute e importanti variazioni di superficie e volume negli ultimi 14 milioni di anni, come risposta alle variazioni climatiche.

I dati raccolti e agli studi svolti nel corso del progetto ANDRILL hanno permesso di dirimere la questione, giungendo ad una affidabile valutazione delle variazioni di estensione della piattaforma di Ross, nel periodo coperto dall'estensione temporale della carota.

L'analisi morfologica, strutturale e petrologica della carota ha permesso di identificare 15 fondamentali famiglie di rocce sedimentarie, dette lito-facies. Rocce appartenenti ad una stessa famiglia si sono formate in ambienti simili. Lo studio della sequenza delle differenti facies ha permesso di ricostruire la dinamica della piattaforma glaciale di Ross, ovvero la storia degli eventi di espansione e contrazione che si sono succeduti nel tempo.

Nei periodi glaciali, la piattaforma di ghiaccio si è, ovviamente, estesa, raggiungendo una posizione fino a centinaia di km più al largo del sito di perforazione. Deve essere considerato che, attualmente, il sito ANDRILL-MIS, posto sulla piattaforma di ghiaccio, è a meno di 10 km dal bordo del mare aperto, ma la copertura di ghiaccio invernale si estende ancora oggi per decine di km al largo.

Nei periodi più caldi, detti super-interglaciali, la piattaforma si è invece ritirata per molti Km verso l'entroterra, lasciando mare libero sul sito di deposizione. Tipici di tali archi temporali sono sedimenti ricchi di diatomee, in aggiunta a particolato fine di origine terrestre (limo, argilla). Occasionalmente, sono rinvenuti detriti di grandi dimensioni depositati a seguito del progressivo scongelamento di iceberg durante il loro passaggio sul sito.

Una delle evidenze sperimentali più interessanti, derivata dallo studio della carota ANDRILL, consiste nel fatto che i periodi di avanzamento-ritiro della piattaforma di Ross sono stati molto più numerosi di quanto precedentemente ipotizzato. L’osservazione della ripetuta alternanza delle facies lungo l’intero profilo della carota ha permesso di evidenziare veri e propri cicli di avanzamento e regressione della piattaforma glaciale. Ogni ciclo è costituito da tre distinti periodi: un primo stadio molto freddo (glaciale), che ha provocato l'espansione della piattaforma; ad esso è seguito un periodo più caldo, durante il quale la piattaforma si è notevolmente ritirata; infine, la piattaforma si è stabilizzata su valori di estensione intermedi, dopo un ulteriore stadio freddo. Ogni ciclo, quindi, è composto da una sequenza: intenso glaciale (A)- interglaciale (B)- glaciale (C).

Lungo i circa 1200 metri di carota ANDRILL MIS, corrispondenti agli ultimi 14 milioni di anni di deposizioni sedimentarie, sono stati osservati più di 60 cicli di questo tipo. Inoltre, osservando la distribuzione di questi cicli, è stato possibile riconoscere quattro distinte fasi climatiche:

FASE UNO - Attorno ai 13-10 milioni di anni fa, le condizioni climatiche particolarmente fredde hanno portato alla formazione di una calotta glaciale molto estesa. I cicli presenti in questo arco temporale mostrano stadi A e C memorizzati in strati di sedimenti molto spessi e talvolta addirittura imponenti, in cui la roccia predominante è la diamictite o tillite, di origine subglaciale. Gli stadi di riscaldamento B sono registrati in sezioni sottili della carota, evidenziando una loro breve durata.

FASE DUE - In questa fase, compresa tra i 9 e i 6 milioni di anni, si assiste ad un leggero riscaldamento del clima. Nei cicli prevalgono gli stadi di tipo interglaciale (stadi B), costituiti da sedimenti di diatomiti o misti, evidenziando condizioni di copertura glaciale modesta (almeno nel periodo estivo). In questa fase, la grounding line della piattaforma di ghiaccio non si è mai estesa più al largo del sito di perforazione.

FASE TRE: Questa fase è collocabile nel Pliocene, tra 5 e 2 milioni di anni fa, ed è caratterizzata da un ulteriore riscaldamento climatico. Le condizioni prevalenti al sito di deposizione sono state, quindi, quelle tipiche del mare aperto, con l'assenza quasi totale della copertura di ghiaccio per gran parte del periodo. Lungo questo tratto di carota, gli stadi B dei cicli sono veramente imponenti. Sono stati trovati, infatti, strati continui di diatomiti di spessore fino a 90 metri. Questa fase climatica, però, ha rivelato una struttura complessa, con evidenza di transizioni molto rapide del clima, che hanno comportato un'improvvisa alternanza tra condizioni glaciali e interglaciali (espansione/contrazione della piattaforma di Ross).

FASE QUATTRO - In questa fase, che comprende gli ultimi 800 mila anni (corrispondenti ai primi 85 m di sedimenti), sono prevalse condizioni di tipo glaciale, alternate a brevi periodi interglaciali. Durante tale fase, l'estensione della piattaforma di Ross ha subito rapide variazioni a cavallo del sito di perforazione, che si è trovato generalmente in una posizione intermedia tra la grounding line e la calving line. E' da notare che la durata e la caratterizzazione dei periodi glaciali e interglaciali che si sono succeduti negli ultimi 800 kyr è nota con grande dettaglio temporale dallo studio della carota di ghiaccio EDC, perforata a Dome C, Antartide Orientale, nell'ambito del progetto EPICA.

Nei sedimenti marini appartenenti a questa fase, sono abbondanti le arenarie, le argilliti e anche i depositi di tipo vulcano-clastico, formatesi in seguito all'attività dei centri vulcanici circostanti (soprattutto il distretto dell'Erebus).

96 PERIODO INTERGLACIALE MIS 31 - Dall’esame dei cicli passati, emerge una singolarità di notevole importanza climatica. L'interglaciale MIS 31 (1.1 milioni di anni BP) presenta condizioni climatiche che sembrano molto simili a quelle dell'attuale Olocene. Questo significa che un'attendibile valutazione del comportamento della piattaforma di Ross durante il MIS 31 potrebbe costituire una solida base per i modelli climatici predittivi, capaci di prevedere il futuro comportamento della barriera di Ross a seguito dei recenti cambiamenti climatici.

Molte delle informazioni sopra esposte sono reperibili su www.progettosmilla.it e in “A record of Antarctic Climate and Ice Sheet History Recovered”, EOS, Vol 88, No.50, 11 Dicembre 2007, pag 557-558.