venerdì 11 agosto 2017

L'uso delle onde sismiche per lo studio delle aree cratoniche

La carta geologica realizzata dall'Istituto di Geofisica di Postdam mostra il cratone dell'Archeano localizzato nel sud dell'India.
I continenti hanno tollerato miliardi di anni di sollecitazioni tettoniche e di deformazioni, ciononostante, esistono ancora oggi, a differenza della litosfera oceanica che a causa della subduzione ha un'età massima di 200 Ma.  I continenti e i loro nuclei interni, o cratoni, sono molto più spessi (> 175 km), e più antichi (> 2 miliardi di anni), più freddi e più dinamici. Tuttavia, le caratteristiche fondamentali, come la dimensione e la forma, sono ancora dibattute a causa delle grandi incertezze riscontrate nelle misurazioni che risultano ingannevolmente dirette, per cui nel complesso appaiono complicate. I cratoni continentali sono dei corpi rigidi composti da crosta e mantello, il loro spessore è stato ritenuto correlato alla temperatura e si estende fino a profondità che variano da 250 a 350 km. Nella pagina 580 di questo numero pubblicato su ScienceTharimena et al. (2017), gli scienziati hanno utilizzato la tecnica della sismica a riflessione all'interno di tutti i cratoni terrestri per rilevarne lo spessore. L'intensità osservata, suggerisce che, la base della placca cratonica, è definita da una fusione parziale del mantello composto da silicati e non dalla temperatura. 
Sezione dell'inteno della Terra, da Tharimena et al. (2017).

mercoledì 9 agosto 2017

Gas a effetto serra come innesco primario per tre delle cinque principali crisi biotiche del Fanerozoico

Serie temporale che mostra la posizione e l'evoluzione dei Trappi siberiani: A) Identificazione del bacino B) Fase iniziale di risalita magmatica C) Fase secondaria con riscaldamento diffuso e rilascio di gas a effetto serra (CO2, CH4) durante il contatto con le rocce metamorfiche D) Riduzione delle emissioni dei gas e aumento dei filoni costituiti da intrusioni che si ramificano da una massa magmatica e si diffondono nelle rocce circostanti in modo orizzontale. E) Declino ulterione delle emissioni dei gas e persistenza dei filoni.
L'immagine mostra la duranta temporale delle crisi biotiche in relazione alla durata delle emissioni delle Large Igneous Provinces (LIPs)
Le estinzione di massa sono state caratterizzate da un crollo catastrofico della biosfera con una successiva riorganizzazione. La loro natura brusca necessita di un innesco simile e di breve durata, in cui spesso é implicato il magmatismo delle province magmatiche (LIP). Tuttavia, l'attività delle grandi province ignee ha una durata maggiore rispetto alle estinzioni di massa. Pertanto, se le grandi province ignee rappresentano un innesco efficace, per poter arrecare danni all'ambiente deve sussistere un subintervallo di magmatismo. L'inizio della più grave estinzione della Terra avvenuta al termine del Permiano, coincide con un cambiamento repentino della posizione della grande provincia ignea delle trappole siberiane contemporanee, dalle inondazioni alle intrusioni. Questo studio, S. D. Burgess et al., (2017), identifica come innesco dell'estinzione, l'aumento dei filoni costituiti dalle intrusioni che si ramificarono e si diffusero nelle rocce circostanti in modo orizzontale FIG 1(D). Il calore emesso da queste sabbie, espose i sedimenti fossili volatili e inattivi ​​ liberando ingenti volumi  di gas a effetto serra necessari per indurre l'estinzione. Queste osservazioni suggeriscono che le grandi province ignee formate da sabbia sono più suscettibili nell'innescare catastrofi e cambiamenti ambientali globali rispetto alle rocce basaltiche. Il magmatismo delle (LIP) e le relative emissioni dei gas a effetto serra hanno determinato l'innesco principale per tre delle cinque principali crisi biotiche di Fanerozoico, di cui, l'evento nel Permiano rappresenta la più grave crisi biotica mai avvenuta, che caratterizzò l'evoluzione della vita sulla Terra 2,3,4. Sebbene siano state proposte altre cause per l'estinzione finale di Permiano 5,  la teoria della connessione causale tra il magmatismo delle LIP dei Trappi Siberiani e questa estinzione di massa detiene un ampio consenso. Questa connessione causale tra i due fenomeni è sostenuta da prove con una coincidenza temporale impressionante 4, 6,7,8,  caratterizzata da una rapida introduzione degli isotopi di carbonio nel sistema marino 8, 9 e da un brusco aumento della temperatura globale del mare di circa 10 °C 10. Queste evidenze indicano inequivocabilmente un impatto massiccio, di breve durata, dei gas ad effetto serra (ad esempio, CO2, CH4) nell'atmosfera, che si pensa sia stato generato dal metamorfismo dei sedimenti crostali, verificatosi durante la diffusione del magma delle LIP 12, 13, oppure durante la fusione verificatasi alla base della litosfera14 . Tuttavia, ci sono tre problemi che complicano i legami causali proposti tra l'estinzione di massa e il magmatismo delle LIP. La prima è una disparità significativa nei tempi in cui si verificò il magmatismo delle LIP e l'estinzione di massa; Il magmatismo durò tra i 500 Ka e 1 Ma, con esempi multipli che durano fino a 50 Myr (Fig. 1) (Karoo-Ferrar), mentre l'estinzione di massa avvenne all'ordine di <100 Ka 4, 8, 15,16,17,18 (Fig. 1). La seconda è la collocazone temporale relativa all'ubicazione gografica dele LIP e all'estinzione di massa. In alcuni casi, la formazione delle LIP ebbe inizio centinaia di migliaia di anni prima dell'estinzione di massa, con scarse risposte negative percepibili nella biosfera durante le voluminose eruzioni 4, 15, 19. In terzo luogo, non tutti gli eventi delle LIP sono associati a un cambiamento climatico significativo 20, 21. Dato che le LIP sono composte da componenti ignei multipli (ad es. Rocce piroclastiche), spesso collocati in tempi diversi e su intervalli variabili, in cui è necessario valutare criticamente l'aliquota del volume magmatico totale. Inoltre, quale tratto di questa porzione lo distingue dal volume magmatico rimanente? Il volume responsabile deve essere dimostrato immediatamente prima e possibilmente durante l'estinzione di massa e deve avere la capacità di innescare un massiccio rilascio dei gas a effetto serra. La geocronologia recente sulle trappole siberiane, il magmatismo delle LIP e l'estinzione del fine Permiano hanno evidenziato un'associazione temporale distinta tra questi due fenomeni, ma senza individuare in modo univoco e specifico il tasso di estinzione 4, 8. Questo quadro temporale tuttavia consente una valutazione dettagliata della relazione causale presunta tra il magmatismo e l'estinzione per determinare quale subintervallo dei trappi siberiani ha indotto l'estinzione di massa e perché questo particolare magma fosse così mortale.

martedì 1 agosto 2017

Negazionisti o scettici? Un'infografica non ha nessuna valenza scientifica

Nel Luglio del 2017, é stato pubblicato in un gruppo un articolo di climatologia dal titolo: Global Temperature Trends From 2500 B.C. To 2040 A.D. Inizialmente, sono stato attratto dalla grafica e dai colori, ma dopo qualche secondo ho capito che non aveva nessuna validità sotto il profilo scientifico. Ora, queste immagini, come tante altre, vengono utilizzate per dimostrare l'indimostrabile, alcuni confondono la scienza con la pseudoscienza. Questa infografica, e non grafico, é colma di errori grossolani: 1) I due autori non hanno pubblicato nella didascalia neanche un riferimento bibliografico, e già questo sarebbe sufficiente per capire che non é attendibile. 2) Nell'asse dell'ordinata non sono stati specificati i valori della temperatura 3) Quando si ricostruisce l'andamento di un forzante radiativo in un grafico, in questo caso la t., l'oscillazione non é cosi lineare e arrotondata come appare nella figura. 4) I due autori sono noti a tutti nel settore della climatologia perché negano le cause antropiche dell' AGW, 5) L'infografica vorrebbe dimostrare che le oscillazioni della temperatura sono correlate a fenomeni naturali, questo é vero prima delle attività umane ma non negli ultimi 130 anni (pubblicazioni NASA GISS). 6) Attribuire il riscaldamento degli Oceani all'attività vulcanica e affermare che la CO2 é un inquinante mi fa pensare che gli autori non possiedano neanche un minimo di nozioni di fisica di base. La causa del riscaldamento degli Oceani é ormai nota in letteratura, Gleckler et al., (2012).
Questo invece é un grafico attendibile, infatti non é bello, ma questa é la scienza. Osservate come l'oscillazione temporale della t. risulti frastagliata. Il grafico mostra le variazioni della temperatura degli ultimi 2000 anni rispetto alla media del 1961-1990, basata su dati proxy (anelli degli alberi, carotaggi di ghiaccio e coralli) e sui dati moderni rilevati dal termometro. Negli ultimi due millenni, il clima si è riscaldato e raffreddato, ma non risultano precedenti episodi di riscaldamento così intensi e rapidi come gli ultmi 130 anni. Questo grafico di Fiona Martin, della Sezione di Paleoclimatologia della NOAA, é stato adattato dalla Figura 34.5 nella Conferenza Nazionale del Clima, sulla base dei dati dello studio di Mann et al., (2008).

lunedì 31 luglio 2017

Surriscaldamento globale e cambiamenti climatici amplificati nel Mar Mediterraneo

Osservazione della variazione di salinità effettuata nel Canale di Sicilia tra il 1992 e il 2017 a 400 metri di profondità.
Nella figura A sono evidenziate le varie misurazioni della profondità: nell'area gialla l'acqua é più profonda, nella rossa è ad un livello intermedio. Le frecce indicano la direzione della circolazione, l'area arancio indica una maggiore salinità. 
Il Mar Mediterraneo è un mare geograficamente marginale di media latitudine particolarmente sensibile al cambiamento climatico, come é stato dimostrato da due recenti studi pubblicati su Scientific Reports a cui hanno partecipato anche il CNR-ISMAR, la National Oceanography Centre (Noc) di Southampton (Uk) e l'Institut National des Sciences et Technologies de la Mer (Instm) di Salamboo (Tunisia): Schroeder K. et al., (2015), K. Schroeder et al., (2017). Il Canale di Sicilia è un punto di strozzatura che separa il mare in due bacini principali: il Mediterraneo orientale, che ha un fondale frastagliato dominato dal sistema della dorsale Mediterranea, e il Mediterraneo occidentale, delimitato dal canale di Sicilia e caratterizzato da ampie piane abissali.  Nello studio del 2017, Schroeder e i colleghi hanno analizzato i dati a lungo termine del canale della Sicilia (1993-2016), inerenti alle proprietà termoaline dell'acqua situata ad una profondità intermedia. I ricercatori hanno scoperto che la tendenza é caratterizzata da un aumento di temperatura e di salinità molto più intenso di quella osservato alle stesse profondità in tutti gli Oceani terrestri. Per ulteriori approfondimenti leggere il Comunicato Stampa del CNR.

venerdì 21 luglio 2017

Analisi funzionale e biomeccanica della locomozione bipede del Tyrannosaurus rex



Sellers et al., (2017) hanno descritto su PeerJ due studi sulla biomeccanica locomotoria del T. rex. Il Tyrannosaurus rex è stato uno dei più grandi predatori terrestri bipedi che sia mai esistito, e in quanto tale, rappresenta un modello biologico utile per la comprensione degli adattamenti morfofunzionali e dei vincoli dovuti alle dimensioni del corpo (Brusatte et al., 2010). La capacità di correre del T. rex e di altri dinosauri di notevoli dimensioni è stata fortemente discussa in letteratura (Bakker, 1986; Hutchinson & Garcia, 2002; Paul, 1998; Paul, 2008; Sellers & Manning, 2007) come gli stili di vita e i comportamenti dei grandi dinosauri teropodi (Bakker, 1986; Carbone, Turvey & Bielby, 2011; Farlow, 1994; Holtz Jr; 2008; Paul; 1998; Paul; 2008; Ruxton & Houston, 2003). Tuttavia, nonostante un secolo di ricerca, dal lavoro di Osborn (1916) sull'anatomia degli arti dei tirannosauri, non resta un consenso su una velocità massima più precisa per il T. rex.  Studi anatomici (Bakker, 1986; Paul, 1998; Paul, 2008), tra cui alcuni che impiegano un certo grado di metodi quantitativi biomeccanici (Paul, 1998), hanno proposto una velocità molto più elevata (fino a 20 ms-1) che corrisponde ad un alto livello atletico, nonostante la mole di questi teropodi. Questi studi citano gli arti lunghi e gracili del T. rex come una caratteristica adattabile chiave che indica un solido rapporto (Christiansen, 1998) con queste velocità assolute (Bakker, 1986, Paul, 1998, Paul, 2008) (People & Currie, 2011). Al contrario, alcuni approcci biomeccanici più diretti e quantitativi hanno favorito delle velocità intermedie (Farlow, Smith & Robinson, 1995; Sellers & Manning, 2007) o velocità molto più ridotte per il T. rex, includendo nella loro gamma predittiva un'incapacità di raggiungere la vera corsa (Gatesy, Baker & Hutchinson, 2009; Hutchinson, 2004b; Hutchinson & Garcia, 2002). Gli approcci biomeccanici sottolineano i principi ben noti (Biewener, 1989, Biewener, 1990) come quello classico che, maggiore é il peso minore sarà la velocità, Alexander, 1977; Alexander & Jayes, 1983; Marx, Olsson & Larsson, 2006; Medler, 2002). I modelli biomeccanici incorporano intrinsecamente caratteri anatomici (ad esempio, proporzioni degli arti) su cui si basano valutazioni qualitative più tradizionali, ma richiedono anche definizioni quantitative per i parametri del tessuto molle associati alla distribuzione di massa e alle proprietà muscolari. Questi parametri del tessuto molle non si sono quasi mai conservati nei fossili di dinosauro e quindi devono essere stimati indirettamente. In genere i limiti minimi e massimi posti su tali parametri, sono stati ricavati in base ai dati degli animali vivi (Hutchinson, 2004a, Hutchinson, 2004b, Hutchinson & Garcia, 2002) e/o modelli di computer aggiuntivi (Bates, Benson e Falkingham, 2012; Hutchinson et al., 2005; Sellers et al., 2013). Tuttavia, questi approcci producono campi molto ampi per i parametri del tessuto molle nei dinosauri che si traducono direttamente in valori imprecisi per le stime delle prestazioni, come la velocità di esecuzione (Bates et al., 2010). Così, mentre gli approcci biomeccanici sono più espliciti e diretti dalla loro inclusione di tutti i principali fattori anatomici e fisiologici che determinano la capacità di corsa, la loro utilità all'interno della paleontologia in generale è stata gravemente limitata da elevati livelli di incertezza associati ai tessuti molli. Di conseguenza, le stime per la velocità di marcia del T. rex ricavate dai modelli biomeccanici variano da 5 a 15 m/s (Gatesy, Baker & Hutchinson, 2009, Hutchinson, 2004b, Hutchinson & Garcia, 2002, Sellers & Manning, 2007). Una soluzione sarebbe quella di trovare le informazioni in una morfologia scheletrica conservata che potrebbe essere usata per ridurre la dipendenza predittiva dei modelli biomeccanici sui tessuti molli. È stato recentemente suggerito che il carico osseo possa essere utilizzato per migliorare la ricostruzione degli apparati locomotori dei vertebrati fossili escludendo gli attacchi che portano a carichi scheletrici eccessivamente elevati (Sellers et al., 2009). È molto probabile che in molti casi gli scheletri dei vertebrati si siano ottimizzati per le prestazioni locomotorie in modo tale che le sollecitazioni  di picco potessero raggiungere il 25-50% della loro limite, indicando un fattore di sicurezza tra due e quattro (Biewener, 1990). Esistono rare eccezioni  in cui le ossa lunghe sono notevolmente più forti di quelle richieste (Brassey et al., 2013a), ma in generale questo compromesso tra massa corporea e capacità portante sembra essere un adattamento anatomico diffuso che si riscontra negli invertebrati e nei vertebrati (Parle, Larmon & Taylor, 2016). Le nostre precedenti simulazioni di locomozione bipede dei teropodi (Sellers & Manning, 2007), non considerano direttamente il carico scheletrico, ma calcolano le forze di reazione congiunte che possono essere utilizzate direttamente per stimare il carico osseo utilizzando la metodologia meccanica (Brassey et Al., 2013c). Tuttavia, lo studio conclude e dimostra che, includere molteplici modalità fisiche migliora le  ricostruzioni della biologia locomotoria degli organismi antichi e suggerisce una migliore comprensione dei vincoli meccanici connessi alle grandi dimensioni del corpo. Quindi, questo lavoro pubblicato su PeerJ, per poter essere convalidato appieno, dovrebbe essere confrontato con altri studi sperimentali effettuati sulle specie bipedi esistenti.

giovedì 13 luglio 2017

Il sito geologico di Orgues of Ille-sur-Têt

Fotografia prelevata da Wikipedia.
Fotografia di Xavier Varela Pinart
Le Orgue di Ille-sur-Têt sono dei rilievi rocciosi, conosciuti in inglese come badlands, situati nei pressi dei Pirenei orientali della Francia meridionale. Questi affioramenti di argilla si sono depositati circa 4-5 milioni di anni fa e sono stati scolpiti principalmente dalle intense precipitazioni e dalle inondazioni. Riferimento: Orgues of Ille-sur-Têt Badlands - NASA EPOD. 

martedì 11 luglio 2017

Il Nord Italia avrà le temperature estive dell'attuale Egitto entro il 2100

Le estati sulla Terra sono già più calde di quanto dovrebbe essere, e diventeranno più calde entro la fine del secolo se l'immissione dell'anidride carbonica continuerà ad aumentare. Questo problema sarà sentito più intensamente nelle città. La crescita rapida e incontrollata della popolazione mondiale associata all'effetto urbano dell'isola di calore renderà le città molto calde con temperature medie che aumenteranno di circa di 7,8 °C.  Attualmente, circa il 54 per cento della popolazione mondiale vive nelle città, e entro il 2050 la popolazione urbana dovrebbe crescere di 2,5 miliardi di persone. Questo a sua volta rappresenta una minaccia la salute pubblica e per l'economia. Per illustrare il futuro delle città e le scelte che le autorità preposte dovranno affrontare, Climate Central ha realizzato un grafico interattivo in collaborazione con l'Organizzazione Meteorologica Mondiale, che mostra come potrebbero essere in futuro le temperature durante l'estate in ciascuna di queste città, confrontandole con altre città poste ad una latitudine diversa.  Ad esempio, lo scenario peggiore, attribuisce alla mite città di Ottawa in Canada, un clima tropicale uguale alla città di Belize entro il 2100. L'area che comprende le montagne nei pressi di Kabul in Afghanistan, potrebbe diventare come la costa di Colombo in India. Il Cairo che é già caldo,  potrebbe raggiungere temperature come Abu Dhabi. La temperatura media del terreno è destinata a salire di 8,6 °C, ma a causa delle ubicazioni geografiche, alcune città si riscalderanno molto di più. Sofia, in Bulgaria, subirà la variazione termica più importante a livello globale, con temperature che aumenteranno di quasi 8 °C entro il 2100. Questo renderebbe le sue estati più simili a quelle di Port Said in Egitto. Napoli raggiungerà i 33,7 °C come il Cairo. Torino raggiungerà, dagli attuali 20,3 °C, i 27,5 °C. Quindi entro il 2100 le temperature estive nei centri urbani in Italia potrebbero raggiungere una media di 32/33 °C. Affrontare un caldo meno estremo rende l'adattamento più facile e meno costoso. Ecco perché migliaia di sindaci di tutto il mondo si sono uniti e impegnati per ridurre le emissioni delle rispettive città.