Un gruppo di ricerca ha documentato un graduale spostamento nell’orbita terrestre ogni 405.000 anni, causato dall’interazione con Venere e Giove che hanno così influenzato il clima e le forme di vita sulla terra per almeno 215 milioni di anni.

Ogni 405.000 anni, i rimorchiatori gravitazionali di Giove e Venere allungano l’orbita terrestre. Immagine di credito: Jenny Mottar / NASA.

Nel nuovo studio “Empirical evidence for stability of the 405-kiloyear Jupiter–Venus eccentricity cycle over hundreds of millions of years”  pubblicato lo scorso sette maggio negli Atti della National Academy of Sciences da un gruppo di ricerca guidato dal professor Dennis Kent della Rutgers University, è stato documentato un graduale spostamento nell’orbita terrestre che si ripete regolarmente ogni 405.000 anni, giocando un ruolo nelle oscillazioni naturali del clima. Gli astrofisici hanno a lungo ipotizzato che il ciclo esista, ma il professor Kent e i coautori hanno trovato la prima evidenza fisica verificabile; hanno dimostrato che il ciclo è rimasto stabile per almeno 215 milioni di anni ed è ancora attivo oggi.

I ricercatori hanno per decenni ipotizzato che l’orbita attorno al Sole della Terra vada da circolare al cinque percento ellittica, e viceversa ogni 405.000 anni. Si ritiene che il cambiamento derivi da una complessa interazione con le influenze gravitazionali di Venere e Giove, insieme ad altri corpi nel Sistema Solare mentre girano intorno al Sole. Gli astrofisici ritengono che il calcolo matematico del ciclo sia affidabile fino a circa 50 milioni di anni, ma dopo questo, il problema diventa troppo complesso, perché sono in gioco troppi movimenti di cambiamento.

Giove e Venere allungano l’orbita terrestre ad un livello piccolo ma misurabile ogni 405.000 anni, ha spiegato l’autore principale Dennis V. Kent, professore del Board of Governors Dipartimento di Scienze della Terra e dei Pianeti della Rutgers University-New Brunswick.

Kent crede che questo modello celeste altamente predicibile e di lunga durata possa essere usato per studiare i cambiamenti geologici sulla Terra e i successivi cambiamenti ambientali ed ecologici, e poiché questo ciclo può essere fatto risalire al Tardo Triassico, potrebbe persino dirci qualcosa sui dinosauri.

Ha detto il professor Kent: “È un risultato sorprendente perché questo lungo ciclo, che era stato previsto da moti planetari attraverso circa 50 milioni di anni fa, è stato confermato attraverso almeno 215 milioni di anni fa. Gli scienziati ora possono collegare in modo molto preciso i cambiamenti climatici, ambientali, dinosauri, mammiferi e fossili in tutto il mondo a questo ciclo di 405.000 anni”.

“I cicli climatici sono direttamente correlati a come la Terra orbita attorno al Sole e le leggere variazioni della luce solare che raggiungono la Terra portano a cambiamenti climatici ed ecologici. L’orbita terrestre cambia da vicino a perfettamente circolare a circa il 5% allungata, specialmente ogni 405.000 anni.”

Lo studio

Il professor Kent ei suoi colleghi hanno studiato la registrazione a lungo termine di inversioni nel campo magnetico terrestre nei sedimenti nel bacino di Newark, un lago preistorico che attraversava gran parte del New Jersey, e nei sedimenti con detriti vulcanici compresi gli zirconi nella Formazione Chinle nella Foresta Pietrificata n Arizona.

Kent e il suo team hanno iniziato nel 2013 la perforazione di nuclei di roccia di oltre 457 metri, analizzandoli per i radioisotopi che indicavano la loro età e le prove di inversioni nella polarità del campo magnetico terrestre. Hanno prelevato così un nucleo di roccia dal periodo Triassico, da 202 a 253 milioni di anni fa.

L’autore principale Dennis Kent con parte di un nucleo roccioso lungo 1700 metri estratto dalla Formazione Chinle nel Parco Nazionale della Foresta Pietrificata in Arizona. Foto: Nick Romanenko (Rutgers University-New Brunswick)

I risultati, pubblicati negli Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze , hanno dimostrato che il ciclo di 405.000 anni è il modello astronomico più regolare legato alla rotazione annuale della Terra attorno al Sole.

I risultati

Confermando che questo ciclo costante di 405.000 anni, simile a un metronomo, risale a un periodo precedente persino al regno dei dinosauri, i risultati hanno implicazioni su innumerevoli campi di ricerca, potenzialmente influenzando il modo in cui interpretiamo i fossili e tracciamo l’evoluzione delle forme di vita, per capire di più sui movimenti planetari.

Ma forse l’area più attuale della scienza che questo potrebbe aiutarci a comprendere è il modo in cui Giove e Venere, incredibilmente distanti, influenzino il clima della Terra e in che modo subisce inevitabilmente cambiamenti di riscaldamento e raffreddamento in vasti orizzonti temporali.

Cicli di Milankovitch

Hanno spiegato gli scienziati: “I moti planetari che stimolano le oscillazioni climatiche sono noti come cicli di Milankovitch, chiamati dal matematico serbo che li ha elaborati negli anni ’20. Abbreviati in termini più semplici, consistono in un ciclo di 100.000 anni nell’eccentricità dell’orbita terrestre, simile alla grande oscillazione di 405.000 anni; un ciclo di 41.000 anni nella inclinazione dell’asse terrestre rispetto alla sua orbita attorno al Sole; e un ciclo di 21.000 anni causato da una oscillazione dell’asse del pianeta. Insieme, questi cambiamenti modificano le proporzioni dell’energia solare che raggiunge l’emisfero settentrionale, dove si trova la maggior parte della terra del pianeta, durante le diverse parti dell’anno. Questo a sua volta influenza il clima”.

“Ogni 405.000 anni, quando l’eccentricità orbitale è al suo apice, le differenze stagionali causate da cicli più brevi diventeranno più intensi; le estati sono più calde e gli inverni più freddi; tempi asciutti più secchi, tempi umidi più umidi. Il contrario sarà vero 202.500 anni dopo, quando l’orbita è più circolare “.

Durante il tardo Triassico

Hanno spiegato i ricercatori: “Durante il tardo Triassico, per ragioni scarsamente comprensibili, la Terra era molto più calda di quanto non sia ora in molti cicli, e c’era poca o nessuna glaciazione. Quindi, il ciclo di 405.000 anni si è manifestato in periodi fortemente umidi e secchi alternati. Le precipitazioni terminavano quando l’orbita era più eccentrica, producendo laghi profondi che lasciavano strati di scisto nero nell’America settentrionale orientale. Quando l’orbita era più circolare, le cose si asciugavano, lasciando strati di terreno più leggeri esposti all’aria “.

Giove e Venere esercitano forti influenze

Hanno aggiunto  i ricercatori “Giove e Venere esercitano forti influenze a causa delle dimensioni e della prossimità. Venere è il pianeta più vicino a noi e approssimativamente simile in massa. Giove è molto più lontano, ma è il pianeta più grande del Sistema Solare, 2,5 volte più grande di tutti gli altri combinati”.

Venere brilla in lontananza in questa foto scattata sulla Stazione Spaziale Internazionale. (NASA / JAXA)

Conclusioni

Ha detto la professoressa dell’Università di George Mason, Linda Hinnov, che non è stata coinvolta nello studio: “Questo studio fornisce supporto a studi precedenti di altri che affermano di aver osservato i segni del ciclo di 405.000 anni ancora più indietro, prima di 250 milioni di anni fa. Tra le altre cose, potrebbe portare a nuove intuizioni sull’evoluzione dei primi dinosauri”.

Ha detto il co-autore Dr. Paul Olsen, della Columbia University: “Questa è roba davvero complicata. Stiamo utilizzando praticamente lo stesso tipo di matematica che serve per inviare astronavi su Marte. Ma una volta che si inizia a estendere i movimenti interplanetari indietro nel tempo e legarli per causare ed avere effetti sul clima, non possiamo affermare di comprendere come tutto ci funzioni”.

Ha detto il professor Kent: “Se ti stavi chiedendo, se la Terra è attualmente nella parte quasi circolare del periodo di 405.000 anni, che cosa significa per noi? Probabilmente non qualcosa di molto percettibile. È piuttosto in fondo alla lista di tante altre cose che possono influenzare il clima su scale temporali che ci interessano. ”

“D’altra parte, tutta la CO2 che stiamo riversando nell’aria in questo momento è l’evidente grande enchilada, che sta avendo un effetto che possiamo misurare in questo momento. Il ciclo planetario è un pò più sottile.”

Journal Reference:

Dennis V. Kent, Paul E. Olsen, Cornelia Rasmussen, Christopher Lepre, Roland Mundil, Randall B. Irmis, George E. Gehrels, Dominique Giesler, John W. Geissman, and William G. Parker. Empirical evidence for stability of the 405-kiloyear Jupiter–Venus eccentricity cycle over hundreds of millions of years. PNAS, 2018 DOI: 10.1073/pnas.1800891115

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