Perché lo scioglimento dei ghiacciai rallenta la rotazione della Terra e allunga il giorno di millisecondi

Un cambiamento senza precedenti nella rotazione terrestre

Geofisici di diverse università internazionali hanno lanciato un allarme preoccupante: lo scioglimento dei ghiacciai e l’innalzamento degli oceani stanno modificando concretamente la velocità di rotazione del nostro pianeta. La variazione si misura in millesimi di secondo, ma il ritmo con cui avviene non ha quasi precedenti nell’intera storia geologica della Terra.

Le misurazioni degli ultimi decenni mostravano una lieve riduzione della durata del giorno. Questa tendenza si è però invertita. Gli scienziati che hanno pubblicato i loro risultati sul Journal of Geophysical Research: Solid Earth documentano ora che la giornata sta invece allungandosi, a un ritmo tra i più elevati mai registrati nel passato geologico del pianeta.

Secondo i calcoli del team, il giorno si sta attualmente allungando di circa 1,33 millisecondi ogni cento anni, e la causa principale è l’attività umana. A prima vista il cambiamento sembra trascurabile — non ti permette di guardare un episodio in più della tua serie preferita, né di dormire un istante percettibile in più. Il vero problema sta altrove: una variazione così rapida nella rotazione planetaria non dovrebbe verificarsi in tempi così brevi senza un fattore esterno estremamente potente.

Come il riscaldamento globale altera la velocità di rotazione del pianeta

Gli scienziati spiegano l’intero meccanismo attraverso una semplice analogia con una pattinatrice sul ghiaccio. Quando avvicina le braccia al corpo, ruota più velocemente. Quando le estende, rallenta. Questo fenomeno deriva dalla legge di conservazione del momento angolare: la massa concentrata vicino all’asse di rotazione accelera il movimento, quella più lontana lo frena.

Con la Terra sta accadendo qualcosa di molto simile. Lo scioglimento dei ghiacciai provoca enormi spostamenti di masse d’acqua su tutto il pianeta. Quando ai poli esistono grandi ghiacciai o banchise, quantità immense d’acqua rimangono concentrate vicino ai poli stessi. Non appena il ghiaccio si scioglie, quella massa defluisce negli oceani e si sposta verso le latitudini più basse.

Il risultato è un aumento del cosiddetto momento d’inerzia del pianeta e un lieve rallentamento della sua rotazione. Cambiamenti simili sono avvenuti anche in passato, ma sempre con estrema lentezza e origini naturali: l’attrazione gravitazionale della Luna, il movimento delle placche tettoniche, la lenta deformazione della crosta terrestre o le fluttuazioni all’interno del nucleo. Questi fattori geologici tendevano però ad agire nella direzione opposta, accelerando piuttosto che rallentando la rotazione.

Perché il ritmo attuale dei cambiamenti allarma il team scientifico internazionale

Gli autori dello studio sottolineano che dall’inizio del XXI secolo è accaduto qualcosa di assolutamente senza precedenti su scala civilizzatoria. Nel giro di appena due decenni, la durata del giorno ha cominciato ad allungarsi a un ritmo che i fattori naturali avrebbero raggiunto solo nel corso di millenni. Gli scienziati lo affermano senza mezzi termini: l’anomalia attuale ha carattere antropogenico, ovvero deriva dall’attività umana e dalle emissioni di gas serra.

Ciò significa che il clima ha smesso di essere uno dei tanti fattori che influenzano le variazioni naturali. È diventato il protagonista principale che modifica il modo in cui il nostro pianeta ruota. A tal punto che un ritmo di allungamento del giorno paragonabile a quello attuale è stato trovato dai ricercatori solo una volta negli ultimi 3,6 milioni di anni.

I fattori chiave che influenzano oggi la rotazione della Terra:

• Scioglimento dei ghiacciai continentali in Groenlandia e Antartide
• Innalzamento del livello degli oceani mondiali, inclusi Pacifico e Atlantico
• Spostamento di enormi masse d’acqua dai poli verso l’equatore
• Variazione nella distribuzione della massa nell’idrosfera planetaria
• Rottura dell’equilibrio a lungo termine tra riserve glaciali e oceaniche
• Aumento del momento d’inerzia dell’intero pianeta
• Emissioni antropogeniche di anidride carbonica e metano che causano il riscaldamento

Altri fattori naturali come l’influenza della Luna o il movimento tettonico continuano ad agire, ma il loro effetto è ormai superato dal cambiamento climatico di origine umana. Gli scienziati sottolineano che questa realtà rappresenta un cambiamento radicale nella geofisica planetaria.

Cosa rivelano le testimonianze di milioni di anni fa

Per comprendere quanto sia eccezionale il momento attuale, i ricercatori si sono spinti indietro nel tempo fino a 3,6 milioni di anni fa, nell’epoca del Pliocene. Non disponendo ovviamente di orologi diretti di quell’era, si sono affidati agli “archivi” conservati nelle rocce e nei fossili.

Al centro della loro attenzione sono finiti organismi microscopici: foraminiferi bentonici che un tempo vivevano sui fondali oceanici. I loro gusci contengono elementi i cui rapporti variavano in base al livello del mare. Più acqua era intrappolata nei ghiacciai, più basso era il livello degli oceani. Quando il ghiaccio si scioglieva, i mari salivano.

Analizzando la composizione chimica di questi fossili in strati geologici successivi è possibile ricostruire più cose contemporaneamente. I ricercatori hanno potuto determinare come variavano i livelli marini, cosa accadeva alle calotte glaciali e come questo cambiamento nella distribuzione della massa influenzava la rotazione terrestre e la durata del giorno.

I dati del passato sono naturalmente incompleti. È qui che sono entrati in gioco moderni strumenti matematici. Il team ha utilizzato un algoritmo di apprendimento profondo che ha “imparato” le regolarità nelle sezioni note del registro e ha poi ricostruito con una certa probabilità i periodi mancanti, permettendo di tracciare l’evoluzione della durata del giorno in una prospettiva di diversi milioni di anni.

Un raro precedente di due milioni di anni fa e il confronto con il presente

In questo enorme database di tempi ed eventi, i ricercatori hanno trovato un solo episodio paragonabile al ritmo attuale di allungamento del giorno. Si verificò circa due milioni di anni fa, quando la Terra entrava in un periodo di intense oscillazioni climatiche legate a cicli orbitali naturali.

Le calotte glaciali si espandevano e si contraevano in ritmi della durata di decine di migliaia di anni. Il risultato era lo spostamento di masse d’acqua tra i poli e il resto del pianeta, che rallentava effettivamente la rotazione. La differenza è che quel processo avveniva in lunghissimi cicli astronomici, mentre quello attuale è guidato dall’uomo — in un tempo misurato in decenni.

Se le emissioni di gas serra rimarranno ai livelli attuali, gli scienziati stimano che entro la fine del XXI secolo il ritmo di allungamento del giorno potrebbe aumentare fino a circa 2,62 millisecondi per secolo. Un valore superiore all’influenza della Luna sulla rotazione del nostro pianeta. Dal punto di vista della vita quotidiana questi millisecondi sono impercettibili. Ma dalla prospettiva delle tecnologie su cui poggia la civiltà, si tratta di una storia completamente diversa.

Quando gli orologi smettono di coincidere con la rotazione terrestre e minacciano le infrastrutture

Il mondo contemporaneo funziona perché quasi tutto si basa su un riferimento temporale comune e preciso. Reti informatiche, internet, satelliti, mercati finanziari — ovunque contano frazioni di secondo. La loro base sono gli orologi atomici, sincronizzati globalmente e collegati al cosiddetto Tempo Coordinato Universale UTC.

Anche una minima deviazione tra il tempo atomico e la reale rotazione della Terra può richiedere costose correzioni in tutta l’infrastruttura digitale. Finora la soluzione erano i cosiddetti secondi intercalari, aggiunti di tanto in tanto per “recuperare” la velocità di rotazione variabile. La portata delle perturbazioni discusse nei nuovi studi suggerisce che in futuro tali aggiustamenti potrebbero non essere più sufficienti o diventare difficilmente applicabili nella forma attuale.

I potenziali impatti si faranno sentire tra gli altri sui seguenti sistemi:

• GPS e altre navigazioni satellitari che richiedono una sincronizzazione straordinariamente precisa
• Reti energetiche che bilanciano in tempo reale produzione e consumo di elettricità
• Comunicazioni satellitari e osservazioni climatiche dall’orbita terrestre
• Algoritmi di borsa che chiudono transazioni nell’ordine dei millisecondi
• Osservatori astronomici e radiotelescopi in tutto il mondo
• Reti di server di grandi provider cloud globali

Gli scienziati rassicurano che i problemi cumulativi si manifesteranno piuttosto in un futuro più lontano che durante la vita delle generazioni attuali. Questo non cambia il fatto che già oggi è necessario tenere conto di questi cambiamenti nella progettazione di sistemi destinati a funzionare senza interruzioni per decenni.

Perché questi millisecondi sono un avvertimento, non una semplice curiosità

Il rallentamento della rotazione terrestre può essere facilmente liquidato come un “dettaglio cosmico” che interessa esclusivamente i geofisici. Questo modo di ragionare porta facilmente a una conclusione errata: che si tratti di una mera curiosità scientifica. In realtà ci troviamo di fronte a un altro segnale, molto chiaro, di quanto profondamente l’umanità stia interferendo con il funzionamento dell’intero pianeta.

Non stiamo modificando soltanto il clima, ma anche la distribuzione della massa sulla Terra, il suo movimento e gli orologi con cui viene determinato il tempo. Le generazioni future dovranno gestire un’infrastruttura temporale sempre più complessa, adattata a un pianeta che non ruota più come nel XX secolo. Ogni ulteriore grado di riscaldamento non porta solo eventi meteorologici estremi e migrazioni di milioni di persone da territori allagati.

Comporta anche una serie di silenziosi, difficilmente reversibili spostamenti nel “meccanismo” stesso della Terra. L’influenza sulla durata del giorno è uno di questi — invisibile sull’orologio da polso, ma assolutamente evidente nei dati scientifici. Vale la pena riflettere su quanto siamo disposti a spingerci in questo esperimento con il pianeta su cui viviamo.