Paleotemperatura
Le testimonianze geologiche contengono la prova che la paleotemperatura,
cioè la temperatura media a un dato momento o località nella storia geologica,
ha subito variazioni comprese fra 8 °C e 12 °C nel corso del tempo. Benché la
nostra epoca sia vicina temporalmente a un'era glaciale, la maggior parte del
tempo geologico era in media più caldo di quello attuale di 1-3 °C (vedi paleoclimatologia).
Dati di paleotemperature riferentisi a periodi anteriori al quaternario sono
spesso qualitativi, spazialmente incompleti e hanno poca utilità per risolvere
dubbi o problemi. I dati geologici che hanno avuto bisogno di secoli o millenni
per accumularsi, possono essere interpretati solo in modo generale. Le dune
fossili, in associazione con le evaporiti, per esempio, indicano che per qualche
periodo di tempo dominavano condizioni prevalentemente calde e asciutte;
considerazioni geochimiche applicate alle sequenze evaporitiche possono
permettere stime quantitative su larga scala per le temperature medie.
Il frazionamento degli isotopi dell'ossigeno fornisce un paleotermometro per
le paleotemperature sia oceaniche che atmosferiche. La termodinamica ci indica
che, a causa dei differenti stati energetici, l'ossigeno pesante (ossigeno-18)
entra di preferenza nella molecola di biossido di carbonio piuttosto che in
quella dell'acqua, nell'equilibrio fra i carbonati oceanici. Il rapporto
ossigeno 18/ossigeno-16 dipende dalla temperatura e dalla salinità. Nei test
per i carbonati dei foraminiferi rintracciati nelle carote delle profondità
marine, il rapporto è una misura della temperatura del mare. Nelle carote di
ghiaccio trivellate nell'Antartide o in Groenlandia, il rapporto è una misura
della temperatura dell'aria.
Molte tecniche statistiche correlano le associazioni di fauna o di flora
attuali con parametri ambientali (v. paleoecologia) e trasferiscono le
correlazioni a dati fossili per ottenere stime paleoclimatiche. Le tecniche sono
state applicate ai foraminiferi, ai pollini (v. palinologia) e agli anelli degli
alberi (v. dendrocronologia).
Il terziario testimonia un raffreddamento della temperatura media fino a 5 °C,
premonitore della glaciazione quaternaria. Nel quaternario, durante gli stati
glaciali e interglaciali, le temperature medie oscillarono fra 5 e 10 °C.
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