MIS la scelta del sito di perforazione

L’Antartide riveste un ruolo di primo piano nel sistema climatico globale, ma occorrono ancora molti studi per arrivare ad una migliore comprensione della sua dinamiche. Importanti informazioni paleoclimatiche e paleoambientali sono racchiuse in rocce e sedimenti depositati sotto l’imponente calotta glaciale che copre il continente ed i suoi margini continentali, rendendone difficile l'accesso. Molto di ciò che sappiamo sulla

storia climatica della Terra proviene, infatti, da regioni non polari. Non è, però, chiaro come la storia climatica di tali regioni possa essere connessa ai processi climatici che hanno interessato l'Antartide. In assenza di informazioni ottenute da nuovi record sedimentari e bio-stratigrafici del margine continentale Antartico (come quelli relativi alla carota ANDRILL), le nostre conoscenze del sistema climatico globale continueranno ad essere incomplete ed influenzate dai record provenienti da regioni situate a latitudini più basse.

La piattaforma di Ross (che ha una superficie analoga a quella della Francia) è un immenso collettore delle masse glaciali che fluiscono dall'interno del continente antartico verso l’oceano. In particolare, il ghiaccio che arriva alla piattaforma di Ross proviene, per la maggior parte, dalla Calotta Antartica Occidentale (Figura 3.7), cioè dalla parte della calotta polare Antartica più interessata dalle variazioni climatiche attuali e passate.

Figura 3.7 Rappresentazione della sezione verticale delle calotte antartiche: calotta glaciale dell’Antartide Occidentale e calotta glaciale dell’Antartide Orientale.

Infatti, mentre la maggior parte dell'immensa calotta Orientale si trova al di sopra al livello del mare ed è ben confinata dalla catena dei Monti Transantartici, la calotta Antartica Occidentale non ha protezioni verso i versanti marini e si è costituita sopra un basamento roccioso posto ben al di sotto del livello del mare. Per tali ragioni, l'insieme della calotta orientale e le piattaforme glaciali del Mare di Ross (Ross Ice Shelf) e del mare di Weddel (Weddel Ice Shelf) costituiscono le regioni più sensibili ai mutamenti climatici. La loro maggiore sensitività alle forzature climatiche ha un duplice aspetto: da un lato costituiscono delle insostituibili banche dati che hanno memorizzato i mutamenti climatici avvenuti nel passato; d'altra parte, sono dei "talloni di Achille" del sistema climatico della Terra, molto vulnerabili al riscaldamento globale previsto per l'immediato futuro (Figura 3.8).

84 Figura 3.8 Rappresentazione dell’evoluzione della criosfera antartica in seguito alle variazioni climatiche succedutesi nel tempo.

A causa del continuo flusso glaciale dall'interno del continente Antartico, sul fondale del Mare di Ross si è depositata nel corso del tempo, e tutt’ora confluisce, una grande quantità di detriti trasportata dalle lingue dei ghiacciai. Dallo studio sedimentologico, petrografico e geo-chimico di tali depositi, si potranno ottenere informazioni sui flussi glaciali che li hanno prodotti (direzione, velocità ed entità) e sui cicli idrogeologici che

hanno interessato i bacini di accumulo delle precipitazioni nevose all'interno dell'Antartide (regioni di origine dei flussi glaciali).

A differenza dei record sedimentari in mare aperto, che conservano inalterate le stratificazioni che si succedono in lunghi intervalli di tempo, i depositi formatisi sulla piattaforma continentale Antartica risentono fortemente delle variazioni in estensione, persistenza e direzione delle lingue glaciali che si spingono in mare. In particolare, durante i cicli glaciali, l'abbassamento del livello medio del mare e la maggiore estensione delle lingue dei ghiacciai possono portare la grounding line più al largo del sito di sedimentazione, così che il fondale marino può venire spazzato dall'avanzamento delle masse glaciali. In tale situazione, parte dei sedimenti può essere rimossa, comportando discontinuità dei record sedimentari di decine o centinaia di migliaia di anni. Questo fatto rende, ovviamente, più complessa la ricostruzione stratigrafica delle variazioni climatiche del passato dallo studio dei sedimenti marini. Si rende necessaria, quindi, la ricerca di un sito di perforazione che non sia stato direttamente influenzato da processi di ablazione del fondo oceanico da parte delle lingue glaciali per tutto il periodo temporale coperto dalle carote di sedimenti. Indagini geofisiche condotte sui fondali del Mare di Ross prospicienti Ross Island hanno permesso di appurare che il sistema vulcanico del monte Erebus, uno dei sistemi vulcanici che ha prodotto, in passato, colate di lava tra le più massive a livello globale, è stato oggetto di processi di subsidenza della crosta terrestre, proprio in conseguenza della pressione esercitata dall'enorme massa di materiale lavico emessa. A seguito di tali processi, si è creata una depressione (bacino fessurale), che ha costituito un sito di raccolta preferenziale per il materiale sedimentario oceanico o trasportato dalle lingue glaciali. La sua profondità, inoltre, ha preservato i record sedimentari dall'ablazione delle lingue glaciali nelle loro fasi di avanzamento, durante gli stadi più freddi del clima che si sono succeduti nelle ultime decine di migliaia di anni.

La scelta dei siti esatti per le perforazioni si è prolungata per ben 5 anni, con indagini geofisiche sulla stratigrafia del fondo oceanico molto accurate. Grazie a dati ottenuti mediante riflessione sismica multicanale, è stata rilevata la presenza di una regione relativamente estesa dove sembravano essersi stratificati almeno 1.2 Km di sedimento

(Horgan et al., 2005). Tutta l’insenatura dentro cui alloggia la piattaforma di Ross è infatti un rift, cioè una zona della crosta terrestre che si sta deformando, allungandosi in direzioni opposte. In tale area, lo spessore della crosta terrestre si assottiglia, riducendosi a circa 20 km, rispetto ai circa 30 km dello spessore usuale. Tale deformazione ha quindi l’effetto di creare delle faglie, abbassare lo spessore della crosta terrestre e formare dei bacini sul fondale oceanico. In uno di tali bacini, denominato Victoria Land Basin, è

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stato scelto il punto di perforazione per la carota MIS (Stern et al., 1991; Wilson et al.,

2003; Horgan et al., 2003).

Per gli studi paleoclimatici e paleoambientali, è fondamentale riuscire ad effettuare una attendibile datazione degli strati di sedimento studiati. La datazione di rocce sedimentarie è un problema molto complesso, a causa dei processi di rimescolamento che gli strati rocciosi sedimentari subiscono in base alle dinamiche tettoniche. La datazione di rocce vulcaniche è, invece, molto più semplice, in quanto si può risalire al periodo della loro emissione dalle bocche eruttive sulla base di marker isotopici. In particolare, si possono datare flussi lavici (e, quindi, anche le deposizioni sedimentarie di materiale vulcanico trasportato in mare dalle lingue glaciali) attraverso analisi radiometriche del rapporto isotopico dell’argon 40Ar/39Ar. (Naish et al., 2009; Wright

and Kyle, 1990 a and b; Kyle, 1990; Esser et al., 2004; Tauxe et al., 2004).

La presenza, quindi, di un sistema vulcanico attivo, come l’Erebus, vicino al sito di perforazione costituisce un ulteriore vantaggio, poichè il materiale vulcanico prodotto dalle varie eruzioni, e successivamente litificato, può fornire punti di riferimento temporali lungo il profilo dell’intera carota di sedimenti.