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Quando il giorno durava diciotto ore

Una nuova combinazione di metodi astronomici, geologici e statistici ha collegato cambiamenti dell’asse di rotazione terrestre con cambiamenti climatici registrati in strati geologici di epoche molto diverse. Lo studio ha anche rivelato che circa 1,4 miliardi di anni fa, un giorno terrestre durava solo 18 ore(red) 

Circa 1,4 miliardi di anni fa, quando la Luna era molto più vicina al nostro pianeta di quanto non sia ora, un giorno terrestre durava solo 18 ore. È uno dei risultati dell’approfondita ricostruzione dell’antico passato della Terra e in particolare dell’evoluzione dell’orbita lunare, pubblicata sui “Proceedings of the National Academy of Sciences” da Stephen Meyers dell’Università del Wisconsin-Madison e colleghi.

“La coppia Terra-Luna è un po’ come un pattinatore sul ghiaccio che allarga le braccia per rallentare la propria rotazione: via via che la Luna si allontana, la rotazione della Terra si fa più lenta”, ha commentato Meyers, spiegando con un’immagine l’evoluzione dinamica del sistema. Ma questa è solo una parte della storia, perché Meyer studia con i suoi colleghi la storia del sistema solare e i segni che i cambiamenti nelle orbite hanno lasciato negli strati geologici più antichi, grazie a un insieme di tecniche che vanno complessivamente sotto il nome di astrocronologia.

L’interazione gravitazionale con gli altri oggetti astronomici, siano essi i pianeti o la Luna, influisce su tutti i parametri della rotazione e della rivoluzione terrestre: l’eccentricità dell’orbita (cioè il fatto che l’orbita sia più o meno allungata), l’inclinazione dell’asse e la sua precessione (cioè il leggero “svirgolamento” che l’asse di rotazione subisce nel tempo, simile a quello di una trottola poco prima della caduta).

Quando il giorno durava diciotto ore
(Credit: NASA)

Tutte queste variazioni sono note collettivamente come cicli di Milankovitch, che determinano in che modo la luce solare si distribuisce sulla superficie del pianeta e quindi l’alternanza di cicli climatici freddi (glaciazioni)

e caldi (periodi interglaciali). E i ricercatori come Meyers osservano questi ritmi climatici nelle registrazioni geologiche nell’arco di centinaia di milioni di anni.

“Una nostra ambizione era usare l’astrocronologia per raccontare il tempo nel passato più remoto, per sviluppare scale temporali geologiche molto antiche”, afferma Meyers. “Vogliamo essere in grado di studiare rocce che hanno miliardi di anni in modo simile a quello che facciamo con i moderni processi geologici”.

Il problema per questo tipo di ricerche è sempre stato affrontare scale temporali più ampie, dell’ordine di miliardi di anni. Gli strumenti degli studi, in questo caso, non hanno la precisione necessaria per identificare i cicli. Inoltre, il tutto è complicato dalla mancanza di conoscenza della storia della Luna e da quello che è chiamato il caos del sistema solare, una teoria elaborata dall’astronomo Jacques Laskar nel 1989. In questa teoria, il sistema solare, costituito da molte parti diverse, piccole variazioni nei movimenti possono dare origine a grandi cambiamenti nell’arco di milioni di anni.

L’anno scorso, Meyers e colleghi hanno violato il codice del caos del sistema solare in uno studio sui sedimenti di una formazione geologica di 90 milioni di anni fa, che registrava l’alternanza dei cicli climatici. Ma, ancora una volta, andando sempre più indietro nel tempo, il metodo forniva risultati poco affidabili. Per esempio, si stima che la Luna si stia allontanando dalla Terra al ritmo di 3,82 centimetri all’anno. Andando indietro nel tempo fino a 1,5 miliardi di anni fa, la vicinanza sarebbe stata tale che l’interazione gravitazionale della Terra avrebbe fatto a pezzi la Luna, che però ha 4,5 miliardi di anni, secondo una stima recente.

La soluzione al problema Meyers l’ha trovata applicando un metodo da lui stesso sviluppato nel 2015 chiamato TimeOpt, che combina teoria astronomica, dati astronomici e dati geologici, a due formazioni geologiche antiche: la prima della regione di Xiamaling, nel nord della Cina, risalente a 1,4 miliardi di anni fa, la seconda della Dorsale Walvis, nell’Atlantico meridionale, risalente a 55 milioni di anni fa.

Con questo approccio, Meyers e colleghi hanno potuto valutare in modo affidabile la correlazione tra variazioni degli strati geologici e cambiamenti nella direzione dell’asse di rotazione terrestre sia in epoche recenti sia in quelle remote miliardi di anni, fino a stimare con precisione la lunghezza del giorno terrestre di 1,4 miliardi di anni fa.

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