L'ultima grande era glaciale della Terra, nota come Glaciazione di Quaternay, è iniziata all'incirca 3,2 milioni di anni fa. Questo periodo è stato caratterizzato dall'espansione delle calotte glaciali dall'Antartide e dalla Groenlandia, nonché dalla fluttuazione della calotta glaciale laurentina, che copriva la maggior parte del Canada e degli Stati Uniti. Il ritiro di questo ghiacciaio è responsabile della creazione di milioni di corpi idrici in piedi in tutto il Nord America, compresi i Grandi Laghi.
Mentre le cause dell'era glaciale sono state attribuite a una combinazione di cicli astronomici, condizioni atmosferiche, correnti oceaniche e tettonica a zolle, finora non è stata fornita una spiegazione completa. Tuttavia, secondo i nuovi risultati di una ricerca di un team di geofisici della Rice University, l'ultima era glaciale della Terra potrebbe essere stata causata da cambiamenti nella Terra rispetto al suo asse di rotazione che ha fatto vagare i suoi poli.
Questo studio è stato condotto da Daniel Woodworth e Richard G. Gordon - uno studente laureato e il W.M. Keck Professore di Scienze della Terra, Ambientale e Planetaria, rispettivamente alla Rice University, e recentemente apparso sulla rivista Lettere di ricerca geofisica. Per motivi di studio, sostenuto dalla National Science Foundation (NSF), Woodworth e Gordon hanno analizzato le prove geofisiche dell'Oceano Pacifico.
Ciò includeva le firme fossili di sedimenti oceanici profondi, la firma magnetica della crosta oceanica e la posizione del "punto caldo" del mantello che ha creato le Isole Hawaii. Da ciò, il team ha dedotto che negli ultimi 12 milioni di anni la Terra ha sperimentato un "vero vagabondaggio polare" - un fenomeno in cui il pianeta si è spostato rispetto al suo asse di rotazione.
Quando ciò accade, le posizioni dei poli nord e sud cambiano (o vagano). In questo caso, la Groenlandia si è spostata abbastanza lontano verso il polo nord per dare il via all'ultima era glaciale. Come ha spiegato Woodworth in un recente comunicato stampa della Rice University:
“Il punto caldo delle Hawaii è stato riparato, rispetto all'asse di rotazione, da circa 48 milioni di anni fa a circa 12 milioni di anni fa, ma è stato fissato a una latitudine più a nord di quanto non lo troviamo oggi. Confrontando il punto caldo delle Hawaii con il resto della Terra, possiamo vedere che quel cambiamento di posizione si rifletteva nel resto della Terra e si sovrappone al movimento delle placche tettoniche. Questo ci dice che l'intera Terra si è mossa, rispetto all'asse di rotazione, che interpretiamo come un vero vagabondo polare. "
Il loro lavoro si basa su due studi precedenti del 2017. Il primo, condotto da Gordon e ricercatori dal suo stesso laboratorio, ha dimostrato che i punti caldi si muovono lentamente e possono essere utilizzati per definire un quadro di riferimento globale per i movimenti delle placche. Il secondo, condotto da ricercatori dell'Università di Harvard, è stato il primo a mostrare una connessione tra il vero vagabondaggio polare e l'inizio dell'ultima era glaciale.
I punti caldi, come quello situato sotto le Hawaii, sono regioni vulcaniche in cui pennacchi di magma caldo si innalzano dal profondo con il mantello. A differenza di altre forme di attività vulcanica, questi punti non si trovano ai confini delle placche tettoniche. In combinazione con il fatto che sono più caldi del mantello circostante, i punti caldi rappresentano qualcosa di anomalo per gli scienziati.
"Stiamo prendendo questi punti caldi come marcatori tracciati di pennacchi che provengono dal mantello profondo e lo stiamo usando come cornice di riferimento", ha detto Gordon. "Pensiamo che l'intera rete globale di hotspot sia stata fissata, rispetto all'asse di rotazione terrestre, per almeno 36 milioni di anni prima di questo spostamento."
Poiché la Terra è un oggetto rotante, la sua forza centrifuga assicura che sia un "sferoide oblato" piuttosto che una sfera perfetta - che misura circa 42 km (26 mi) di diametro in più sull'equatore che da un polo all'altro. Secondo Woodworth e Gordon, anche il vero vagare polare potrebbe essere il risultato di questo, in cui la stessa forza provoca l'accumulo di depositi altamente viscosi nel mantello a latitudini lontane dall'equatore. Come ha spiegato Gordon:
"Immagina di avere uno sciroppo davvero freddo, e lo stai mettendo su pancake caldi. Mentre lo versi, hai temporaneamente una piccola pila al centro, dove non si appiattisce all'istante a causa della viscosità dello sciroppo freddo. Pensiamo che le dense anomalie nel mantello siano come quella piccola pila temporanea, solo le viscosità sono molto più alte nel mantello inferiore. Come lo sciroppo, alla fine si deformerà, ma ci vuole molto, molto tempo per farlo. "
Se questi ammassi anomali sono abbastanza massicci, potrebbero squilibrare il pianeta, causando uno spostamento graduale e avvicinando la massa in eccesso all'equatore. Questa ridistribuzione della massa a un nuovo equatore non cambierebbe l'inclinazione dell'asse di rotazione terrestre, ma cambierebbe i punti sulla superficie in cui emerge l'asse di rotazione (ovvero i poli).
Mentre lo spostamento misurato sarebbe stato solo di circa il 3%, avrebbe avuto l'effetto di spostare il mantello terrestre. Mentre il mantello sotto le parti tropicali del Pacifico si sarebbe spostato a sud, la Groenlandia e parti dell'Europa e del Nord America si sarebbero spostate a nord. Questo spostamento comporterebbe temperature più basse in queste ultime posizioni, il che avrebbe potuto innescare l'ultima era glaciale.
Secondo Woodworth, i dati sui punti caldi delle Hawaii forniscono alcune delle migliori prove che il vero vagabondo polare è responsabile del modo in cui i poli della Terra iniziano a muoversi 12 milioni di anni fa. Tuttavia, sospettano anche che casi passati di vagabondaggio polare possano essere registrati nelle firme magnetiche delle rocce, che sono studiate dai geofisici per determinare quando il campo magnetico terrestre è saltato in passato.
Guardando al futuro, Woodworth e Gordon stanno lavorando con i colleghi per sviluppare le loro analisi. Oltre ad estenderlo da 12 milioni di anni fa ad oggi, vogliono anche estenderlo ulteriormente nel passato, oltre la data di inizio di 48 milioni di anni che hanno usato per questo studio. Il risultato potrebbe essere una comprensione più raffinata di come la storia geologica della Terra, le sue ere glaciali e l'evoluzione della vita siano interconnesse.
