Oceani e mariOceani e mari sono estensioni di acqua salata che coprono circa il 71% della superficie della Terra e vengono designati globalmente come regione oceanica mondiale. Diversi secoli fa i "sette mari" erano considerati gli oceani navigabili, in particolare gli oceani Atlantico, Pacifico, Indiano e Artico, i mari Mediterraneo, dei Caraibi e il golfo del Messico. Attualmente, tuttavia, gli oceanografi considerano tutti gli altri oceani e mari come appartenenti agli oceani Atlantico, Pacifico e Indiano. L'Oceano Artico, il Mare Mediterraneo, il Mar dei Caraibi e il golfo del Messico vengono considerati bacini marginali dell'Oceano Atlantico. Passaggi stretti e poco profondi separano questi mari marginali dall'Atlantico: lo stretto di Bering per l'Artico, lo stretto di Florida per il golfo del Messico, lo stretto di Gibilterra per il Mediterraneo e molti passaggi fra le Grandi e Piccole Antille per il Mar dei Caraibi.Molti altri corpi idrici di dimensioni notevoli sono stati classificati come mari, ma sono bacini marginali dei grandi oceani. I maggiori sono il Mar di Bering, Mar dei Coralli, il Mar Cinese Orientale e Meridionale, il Mare di Okhotsk, il Mar del Giappone, il Mar Giallo, il Mar Rosso e il golfo del Bengala che segna il confine dell'Oceano Indiano; Mar di Scozia, Mar del Nord, Mar di Labrador, Mare di Weddel, Mar di Norvegia e il Mare di Groenlandia che segna il confine dell'Oceano Atlantico. I bacini marginali differiscono dai grandi oceani più che altro per l'estensione, ma anche per la profondità e la topografia del fondale (v. golfi e baie).I confini fra gli oceani sono stabiliti con criteri geografici e hanno poco a che fare con i limiti fisici delle masse d'acqua. L'Atlantico è separato dall'Oceano Indiano dal 20° meridiano E, e dall'Oceano Pacifico da una linea che si estende da capo Horn, alla punta del Sudamerica, fino alle isole Shetland meridionali al largo dell'Antartide a sud, e dalla parte più sottile dello stretto di Bering a nord. La linea che divide gli oceani Pacifico e Indiano si estende lungo un arco che passa dalla penisola di Malacca, Sumatra, Giava, Timor fino al capo Londonderry, in Australia, alla Tasmania, poi corre lungo il 147° meridiano E fino all'Antartide.L'Oceano Antartico (o Meridionale) circonda il continente antartico ed è formato dai settori più meridionali dei tre oceani principali. A dispetto della mancanza di confini geografici precisi, le condizioni meteorologiche e oceanografiche alle alte latitudini meridionali si combinano per dar luogo a una ben identificabile corrente circumpolare chiamata corrente antartica (dei venti occidentali), che dà all'Oceano Antartico una vera e propria identità fisica.Le regioni oceaniche occupano nell'emisfero australe un'estensione di superficie terrestre percentualmente molto più ampia (81%) di quella dell'emisfero boreale (61%). Ciò determina anche le principali differenze della circolazione oceanica e nello schema meteorologico fra i due emisferi.Una teoria che spieghi l'origine degli oceani deve spiegare sia la struttura dei grandi bacini oceanici sia la fonte d'acqua che li ha riempiti; né i bacini né il volume d'acqua contenuto sono rimasti costanti durante il corso della storia della Terra.Quando la polvere cosmica, miliardi di anni fa, collassò dando origine al pianeta Terra, l'acqua era probabilmente contenuta nei composti delle rocce. Questi composti (silicati idrati) avrebbero lentamente liberato acqua durante il primo miliardo di anni di vita della Terra e dato vita ad un oceano primordiale. Non si conoscono esattamente né il momento d'inizio né la durata di questo processo, poiché le rocce che contenevano le testimonianze di quel periodo di tempo sono scomparse durante i successivi 3 miliardi di anni. Tuttavia, l'acqua non deve essere stata liberata nei primi stadi dello sviluppo della Terra, poiché, se ciò fosse avvenuto, dato che la molecola è più leggera di quella di ogni altro elemento leggero o "volatile" (p. es., il neon) sarebbe sfuggita nello spazio durante l'intenso riscaldamento che ha accompagnato la formazione del pianeta. D'altra parte, l'origine dell'oceano primordiale è da collocarsi nel primo miliardo di anni, poiché alcune delle rocce più antiche trovate sulla Terra mostrano tracce evidenti di deposizione in un grande corpo idrico.E' del tutto sconosciuto il tempo necessario per accumulare il volume d'acqua attualmente presente negli oceani. L'acqua fu liberata durante il processo di raffreddamento della Terra e raggiunse, subito dopo l'inizio, un volume non molto diverso da quello attuale. Il dato che questo volume, negli oceani, non sia cambiato in modo drastico durante le ultime centinaia di milioni di anni è ricavato dalle prove evidenti che l'interno delle masse continentali non è mai stato inondato dall'acqua oceanica. Tutte le presenze di acqua marina sui continenti sono state causate più da cambiamenti tettonici (dovuti, cioè, a deformazioni della crosta terrestre) che non da cambiamenti nel volume dell'acqua oceanica.Le variazioni più recenti nel volume degli oceani sono quelle che hanno accompagnato le ere glaciali (v. glaciale, era) durante gli ultimi due o tre milioni di anni. La calotta polare settentrionale ha subito espansioni e contrazioni con grande regolarità e il volume degli oceani ha fluttuato in relazione all'acqua trattenuta o rilasciata dalle calotte glaciali. Queste fluttuazioni, tuttavia, spiegano i cambiamenti nel livello del mare per non più di 200 m.Non si conoscono gli eventi che hanno portato alla formazione del bacino oceanico iniziale, perché le prove sono state distrutte dagli eventi geologici successivi. Tuttavia, si conosce bene la storia degli attuali bacini oceanici. Tutte le masse continentali, come noi le vediamo oggi, cominciarono a separarsi circa 200.000.000 di anni fa da due grandi supercontinenti chiamati Gondwana e Pangea. Quando i continenti andarono alla deriva fino alla loro attuale posizione, lasciarono nella loro scia i grandi bacini oceanici. Questo concetto è stato affinato ed è divenuto il nucleo delle teorie della deriva dei continenti e dell'espansione dei fondi marini.Ciascun bacino oceanico si è evoluto in un modo leggermente diverso, ma la loro storia complessiva presenta una serie di eventi del tutto simili. L'origine dell'Oceano Atlantico è la meglio conosciuta e fornisce un buon esempio dei processi coinvolti nel fenomeno. Circa 150.000.000 di anni fa, forze in azione sotto la crosta terrestre causarono la rottura del supercontinente in grandi frammenti. Uno di questi, portante l'America Settentrionale, si congiunse con l'Eurasia e un altro continente portante l'America Meridionale si congiunse con l'Africa. Circa 135.000.000 di anni fa l'America Settentrionale si separò dall'Eurasia, lasciando un piccolo e ristretto bacino oceanico senza comunicazione con la circolazione oceanica. Nello stesso tempo, per separazione dell'America Meridionale dall'Africa, si formava il primitivo Atlantico meridionale. Le due parti dell'Atlantico non hanno avuto connessioni per quanto riguarda la circolazione in profondità fino a circa 65.000.000 di anni fa, dopo che l'Atlantico meridionale aveva raggiunto l'ampiezza di circa 3000 Km e l'Atlantico settentrionale si era allargato in seguito alla separazione della Groenlandia dall'Europa. Il processo continua ancora oggi poiché una nuova (basaltica) crosta oceanica si aggiunge alla dorsale medio atlantica, ampliando l'Oceano Atlantico.Lo stesso tipo di processo ha dato origine al bacino dell'Oceano Pacifico, ma lo schema relativamente semplice delineato per l'Atlantico è complicato nel Pacifico da altri fattori. Il bacino del Pacifico è circondato dal grande sistema di fosse marginali, che sono accompagnate da archi insulari vulcanici e violenta attività sismica. Queste fosse segnano il punto dove grandi porzioni di crosta oceanica vengono riassorbite all'interno della Terra tramite un processo chiamato subduzione (v. subduzione, zona di) che origina l'attività sismica lungo i margini del bacino del Pacifico. Questo processo è attivo a nord lungo la fossa delle Aleutine, il sistema di fosse delle Kurili - Giappone, Marianne e Mindanao ad ovest, quelle delle Nuove Ebridi, Tonga e Kermadec a sud, la fossa medio-americana e del Cile-Perù ad est. Nell'Oceano Pacifico è prodotta nuova crosta oceanica lungo la dorsale pacifico orientale, nelle parti meridionali e orientali del bacino.La storia del bacino dell'Oceano Indiano non è stata completamente accertata. L'India e l'Australia si sono separate dall'Antartide circa 80.000.000 di anni fa. L'India scivolò via dopo l'Australia circa 45.000.000 di anni fa. Tuttavia lo schema di formazione del fondo, in questo bacino relativamente piccolo, non è stata completamente chiarita, a causa della complessa situazione che vi si trova.Il fondo oceanico è caratterizzato da una moltitudine di strutture vulcaniche che vanno da lunghe catene montuose sottomarine, più grandi delle loro equivalenti continentali, a depressioni profonde (dette fosse) che sono migliaia di volte più larghe di quelle trovate sulla terraferma. La forma di tutte queste strutture è collegata con l'origine della porzione di fondo oceanico su cui si trovano. La forma del fondo, a sua volta, influenza l'origine e la distribuzione di alcuni dei grandi sistemi di circolazione oceanica (v. correnti oceaniche). Questi sistemi hanno un certo ruolo nella distribuzione degli elementi nutritivi oceanici che controllano la produttività biogenica degli oceani.Una delle più rilevanti caratteristiche del fondo oceanico è una lunga catena montuosa sottomarina che, con un sistema di diramazioni, si ritrova in tutti i principali bacini oceanici. Queste dorsali medio oceaniche sono ampie normalmente da 1 a 4 Km e si innalzano da 2 a 4 Km al di sopra del fondo. Alcuni piccoli segmenti possono prolungarsi al di sopra del livello dell'acqua e formare delle isole (per esempio l'Islanda, le Azzorre e le Galapagos), ma la porzione maggiore della cresta è situata ad una profondità di circa 2,5 Km.Il fondo oceanico continua ad abbassarsi via via che si allontana dalla cresta del sistema della dorsale medio oceanica fino alla grande piana abissale che ne costituisce la porzione maggiore. La profondità di ciascuna pianura è pressoché uniforme, la più profonda è situata nell'Oceano Pacifico (a 6000 m), la più superficiale si trova nell'Atlantico (a 5000 m).In aree ben definite, di solito ai margini dei bacini oceanici, le piane abissali scendono in ripide fosse oceaniche (v. fosse oceaniche), dove si trovano le maggiori profondità degli oceani. Alcuni esempi includono le fosse del Perù Cile (Pacifico) 8055 m; la fossa di Portorico (Atlantico), 9200 m; la fossa delle Tonga (Pacifico), 10.880 m; e l'abisso più profondo dell'oceano, la fossa delle Marianne (Pacifico), 11.022 m. Associati alla maggior parte di questi principali sistemi di fosse si trovano archi insulari, situati sul lato più vicino a terra.Sovrapposte alle strutture del fondo ora menzionate ce ne sono molte altre su scala più ridotta, ma ugualmente importanti. In genere i segmenti delle dorsali medio oceaniche sono tagliati lateralmente da allineamenti paralleli di fratture lunghe migliaia di chilometri. Queste zone di frattura oceaniche (v. zone di frattura oceaniche) sono caratterizzate da monti e valli separate da scogliere ripide che sono alte centinaia e anche migliaia di metri. Questi campi di fratture possono essere seguiti sulle pianure abissali quando le tracce delle scogliere sono sepolte sotto i sedimenti.Le pianure abissali sono anche punteggiate da numerose e isolate montagne sottomarine che in alcuni casi si protendono al di sopra del livello del mare diventando isole. Queste montagne hanno la caratteristica di appartenere a grandi gruppi di strutture che possono essere disperse casualmente su una vasta area o disposte in allineamento.Le origini di molte di queste strutture, estremamente diverse fra loro, sono legate dal concetto di espansione del fondo oceanico. Il fondo oceanico è il prodotto del raffreddamento di materiale fuso che risale dal mantello verso centri di espansione che sono le dorsali mediooceaniche. Le dorsali sono interrotte e rese discontinue da zone di frattura lungo le quali si ritrovano le faglie trasformi. Il materiale di nuova formazione si muove allontanandosi dalla sommità della dorsale e decine di milioni di anni più tardi subirà una subduzione o una curvatura verso il basso in una fossa oceanica. Il margine di tutti i continenti si protende verso il mare con una larga, piatta e poco profonda piattaforma. Queste piattaforme continentali si immergono dolcemente verso il mare e sono poste di norma a meno di 200 m sotto il livello del mare. Le piattaforme continentali costituiscono solo una piccola porzione (7,6%) del fondo oceanico, ma la loro importanza è di gran lunga maggiore, poiché la bassa profondità a cui sono collocate rende possibile lo sfruttamento delle loro risorse naturali.Le piattaforme terminano bruscamente con delle rotture di pendio, quando il fondo oceanico scende rapidamente lungo la scarpata continentale fino alle profondità abissali (v. continentali, piattaforma e scarpata). Alla base della scarpata, che comprende circa il 15,3% dell'area oceanica, si trovano i rilievi continentali, che rappresentano serie di ammassi sedimentari provenienti dalla scarpata che si sono rovesciati sul pavimento oceanico profondo, o bacino oceanico. I bacini comprendono circa il 75,9% delle aree oceaniche. Solo l'1,2% degli oceani presenta profondità superiori a 6000 m.Si è ora capito che oceani e mari sono parti integranti dell'intero processo geologico dell'alterazione continentale, trasporto e deposizione, seguito o da emersione ed esposizione all'aria o da subduzione nelle profondità della Terra durante i processi della tettonica a zolle e dell'espansione dei fondi oceanici.Oceani e mari, che insieme costituiscono l'idrosfera, sono responsabili della regolazione di molti importanti processi che avvengono sulla superficie della Terra. Gran parte delle precipitazioni che cadono sulla Terra derivano dall'evaporazione oceanica. L'idrosfera agisce come un'enorme riserva di calore, che esercita un effetto dominante sulle temperature di aree terrestri di grande estensione. Anche il movimento delle correnti oceaniche crea effetti moderatori su alcune aree a latitudini dove altrimenti le estreme condizioni meteorologiche potrebbero rendere difficile la vita (v. oceano atmosfera, interazione). Per di più, gli oceani agiscono come riserve di numerose altre sostanze che hanno un effetto tampone sui livelli dei vari gas nell'atmosfera e, in alcuni casi diluiscono materiali tossici che gli esseri umani hanno introdotto nell'acqua sia dolce che salata.Oceani e mari rappresentano un luogo di svago, un mezzo di trasporto e una riserva di cibo, risorse minerali ed energia. Si comincia solo adesso a capire la loro potenzialità come sorgente di risorse incommensurabili.L'oceano rappresenta un enorme potenziale come via di comunicazione. La maggior parte delle merci distribuite nel mondo è spedita per nave (il mezzo meno costoso e quello che fornisce riserve vitali per una grande percentuale di popolazioni nel mondo).Come entità biologica, l'oceano è un ambiente altamente produttivo. I principali habitat biologici dell'oceano possono essere suddivisi in ambiente pelagico (zona dell'acqua) e bentonico (zona del fondo). La zona pelagica può a sua volta essere suddivisa in zona neritica (fino a 200 m di profondità e sulla piattaforma continentale) e zona oceanica (sotto i 200 m). La regione neritica e oceanica superiori (v. epipelagica, zona) corrispondono alla zona fotica, in cui è possibile la fotosintesi. L'habitat bentonico (v. zona bentonica) è a sua volta diviso in intertidale (fra alta e bassa marea) e sublitorale (fino a 200 m; v. litoranea, zona); la zona batiale (da 200 a 4000 m), la zona abissale (da 4000 a 5000 m) e la zona adale (a più di 5000 m di profondità). La zona fotica è di gran lunga quella a più alta produttività e ospita numerose forme di vita marine bentoniche, planctoniche (libere di galleggiare) e nectoniche (libere di nuotare). Sotto il livello fotico la biomassa diminuisce notevolmente, dato che l'unica sorgente di cibo per la vita marina rimane la materia organica che cade costantemente dall'alto. La mancanza di luce e cibo ha causato numerosi casi di adattamento alla vita dei fondi marini, così che a queste profondità si trovano alcune forme viventi veramente strane.Da sempre i popoli hanno usato l'oceano come fonte di cibo. Ma perfino all'attuale intensità di sfruttamento, il potenziale nutritivo degli oceani è stato appena intaccato. Attualmente, la maggior parte dei paesi prelevano dal mare solo certe specie scelte di pesci (v. ittica, industria). Questa pratica ha condotto all'estinzione di popolazioni di alcune specie di pesci, mentre nello stesso tempo altre specie sono rimaste pressoché intatte. L'esaurimento di popolazioni ittiche in zone scelte di pesca ha dato vita a considerevoli dispute internazionali fra governi e flotte pescherecce di molte nazioni (conclusesi alla fine con l'ampliamento della zona di pesca al largo in molte parti del mondo) e ha anche incrementato lo sviluppo di tecniche di allevamento ittico e la coltivazione e semina di molti fondali marini per accrescere la produzione di molluschi.Un cambiamento nelle abitudini alimentari può anche alleggerire la pressione della pesca su determinate specie e incoraggiare uno sfruttamento più equilibrato delle risorse ittiche. La biologia marina è a uno stadio talmente iniziale che le necessità nutritive e gli habitat riproduttivi della maggior parte delle specie ittiche sono poco conosciuti. Si ritiene che le ricerche determineranno una situazione in cui gli esseri umani potranno contare maggiormente sull'oceano per le loro risorse alimentari, senza però provocare un impatto drastico sull'ecologia globale dell'oceano stesso.L'oceano è l'unica sorgente di acqua dolce in molte aree costiere aride, dove il costo del trasporto dell'acqua dalle regioni dove se ne trova in naturale abbondanza è più alto del costo di desalinizzazione. Molti metodi di desalinizzazione oggi usati ricordano i processi di distillazione. Altri metodi disponibili, ma non così diffusi, sono quelli di congelamento, osmosi inversa e scambio ionico. I costi correnti della desalinizzazione non sono così alti da renderla proibitiva per usi domestici e alcuni usi industriali; ma non è certo se nuovi processi di sviluppo porteranno i costi a un livello così basso da rendere quest'acqua conveniente per usi agricoli e industriali.In teoria l'oceano rappresenta un'enorme fonte di energia. Tuttavia, l'uso che attualmente le industrie energetiche fanno dell'oceano è limitato in gran parte all'uso di acqua salata come raffreddante delle centrali nucleari. Questo particolare impiego ha sollevato notevole interesse in coloro che si occupano dell'impatto sull'ambiente provocato dallo scarico di acqua surriscaldata da questi reattori.Si può avere energia dall'oceano sfruttando i cambiamenti nel livello del mare causati dai cicli di marea. Tuttavia, questo metodo allo stato attuale delle cose trova un uso piuttosto limitato. Numerosi altri metodi sono per la maggior parte ancora allo stato sperimentale. Parecchi fra questi si basano sullo sfruttamento del differenziale termico esistente attraverso il termoclino. Altri metodi prevedono lo sfruttamento dell'energia di onde e correnti. La maggior parte di questi progetti presentano uno o più svantaggi, quali l'alto costo d'impianto, le grandi distanze fra località adatte agli impianti di produzione e i mercati d'uso dell'energia e numerosi problemi di natura ingegneristica (v. energia termica oceanica).Il Sole rialimenta le riserve di energia degli oceani a velocità molto maggiore di quella occorrente agli esseri umani per prelevarla. I problemi di un prelevamento economico di questa energia, la maggior parte della quale è diffusa su tutto l'oceano, sono, tuttavia, al presente, talmente complessi da rendere impraticabile l'ipotesi di una dipendenza diffusa da questa fonte energetica.Nell'ultimo ventennio la produzione di petrolio da pozzi situati sulle piattaforme continentali è aumentata notevolmente, fino al punto da rappresentare una percentuale sostanziale della produzione mondiale (v. petrolifera, industria). Di recente è stato provato che vi sono giacimenti petroliferi anche sulle scarpate continentali. Le attuali tecniche di perforazione e manutenzione, tuttavia, non sono così avanzate da rendere lavoro di routine il raggiungimento di queste riserve addizionali. Le riserve d'alto mare, secondo le stime correnti, sono superiori di molto a quelle conosciute in ambiente litoraneo. Senza dubbio un ulteriore fabbisogno di energia stimolerà i necessari avanzamenti tecnologici fino a ricavare vantaggio da questi depositi con danno minimo per l'ambiente (v. petrolio, inquinamento da). Minerali economicamente importanti vengono costantemente trasportati negli oceani da una quantità di fonti diverse e la maggior parte si depositano sul fondo oceanico. I fiumi riversano negli oceani ogni anno grandi quantità di particelle di minerale in sospensione. Eruzioni vulcaniche e soluzioni idrotermali provenienti da vulcanismo sottomarino introducono molti metalli in soluzione e in forma solida.I minerali pesanti hanno la tendenza ad accumularsi in superficie come depositi a placer, che vengono localizzati con l'uso di svariate tecniche geofisiche e quindi sfruttati con processi di dragata. Nelle aree costiere vengono estratte anche rocce fosfatiche. I domi salini, che sono situati al di sotto del substrato roccioso, vengono sfruttati iniettandovi acqua calda per fondere lo zolfo e forzando il materiale fino a farlo risalire lungo il canale di perforazione.Nelle profondità marine, così come negli ambienti costieri, sono immagazzinati vasti ammassi di risorse minerarie economicamente importanti (v. riserve minerarie oceaniche). Vaste aree del fondo oceanico, più che altro regioni temperate e tropicali, sono coperte di fanghi organogeni calcarei che sono il prodotto della deposizione di scheletri di carbonato di calcio secreti da microorganismi planctonici e bentonici. Questo materiale potrebbe utilmente essere impiegato nell'industria edilizia, più che altro nella produzione di cemento. Alle alte latitudini i sedimenti del fondo oceanico sono dominati da fanghi silicei. Questi prodotti da microorganismi che secernono silice, trovano eccellenti impieghi nella produzione di filtri e materiale isolante.Gli oceani giocano chiaramente un ruolo essenziale nella vita sulla Terra, eppure, ingannati dalla loro vastità, gli uomini hanno la tendenza ad usarli per lo scarico dei materiali di rifiuto. Questa pratica si è sviluppata ulteriormente con la diminuzione delle aree disponibili per tale scopo. Gli oceani ricevono anche tutte le sostanze inquinanti trasportate dalle acque dei fiumi di tutto il mondo. Anche quando le navi non sono impegnate attivamente nello scarico dei rifiuti possono essere fonte diretta di inquinamento, come avviene per le grandi navi cisterna, che hanno causato numerose perdite massive di petrolio (v. petrolio, inquinamento da).Di conseguenza, alla fine del secolo XX gli studi sugli oceani indicano che ciò che un tempo era considerato impossibile sta iniziando ad avvenire: gli oceani nel loro insieme stanno cominciando a mostrare segni di inquinamento (v. ambiente, inquinamento dell'). Anche le acque di superficie sono sempre più invase dai rifiuti. Parte di questi va ad imbrattare le spiagge, in altri si impigliano uccelli e mammiferi marini, che muoiono in gran numero ogni anno. Gli effetti dei contaminanti tossici sono ancora più insidiosi; le sostanze chimiche alterano i delicati ecosistemi marini quando sono assorbite da organismi della catena alimentare. Anche le vernici usate sugli scafi di molte navi possono essere fonte di rischio.Il problema dell'inquinamento degli oceani è stato riconosciuto a vari livelli, nazionali e internazionali. Il Congresso degli Stati Uniti, ad esempio, nel 1988 ha approvato un atto, da applicare entro il 1991, che proibisce lo scarico negli oceani; nello stesso anno 65 nazioni hanno convenuto di smettere entro il 1994 di bruciare rifiuti tossici presso il mare a condizione che si trovino valide alternative.Copyright © 2002 Motta Editore
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