I ghiacciai hanno scolpito alcuni dei paesaggi più belli della Terra irradiando e approfondendo le valli attraverso l'erosione. Pensa alle Highlands scozzesi, al Parco nazionale di Yosemite negli Stati Uniti o ai fiordi norvegesi. Ma rimangono grandi domande su come funziona l'erosione glaciale.
Un problema per gli scienziati che cercano di capire come i ghiacciai influenzano il paesaggio è che i processi di erosione glaciale sono molto complessi e non completamente compresi. Per la maggior parte è perché questi processi avvengono sotto decine, centinaia o addirittura migliaia di metri di ghiaccio: semplicemente non possiamo osservarli.
Un mistero è perché i ghiacciai si erodono a velocità diverse. Alcuni ghiacciai sono in grado di rimuovere solo un capello di roccia ogni anno. Altri riducono diversi centimetri all'anno, producendo enormi quantità di sedimenti che vengono lavati in corsi d'acqua, laghi o mare.
Sapere cosa controlla l'erosione glaciale è importante perché ci aiuta a gestire l'attività umana in ambienti con ghiacciai attivi. Ad esempio, gli schemi di energia idroelettrica possono essere interrati dal sedimento che viene sputato dai ghiacciai nei corsi d'acqua di disgelo. Allo stesso modo, il seppellimento sicuro dei rifiuti radioattivi in paesi come Finlandia, Svezia e Svizzera deve considerare la possibilità che i ghiacciai possano crescere in futuro e scavare tali rifiuti.
Su scale temporali geologiche, l'erosione glaciale influenza persino il clima perché i minuscoli frammenti di roccia che vengono generati dai ghiacciai sono più suscettibili agli agenti atmosferici chimici. Le reazioni chimiche tra il sedimento glaciale e l'aria rimuovono la CO₂ dall'atmosfera, che porta al raffreddamento.
Velocità del ghiacciaio
La nostra ultima ricerca mostra che la velocità con cui i ghiacciai si muovono e il clima in cui esistono i ghiacciai controllano la velocità con cui si abbattono nel substrato roccioso. Parliamo spesso di cose che si muovono a un ritmo glaciale se sono lente, ma in realtà i ghiacciai possono essere relativamente veloci. Alcuni, come il ghiacciaio Meserve in Antartide, si sposteranno a malapena ogni anno, ma altri, come Jakobshavn Isbrae in Groenlandia, si sposteranno fino a 40 metri al giorno.
Questa enorme variabilità nella velocità può spiegare enormi differenze nell'erosione. Questo ha senso: più velocemente si muove il ghiacciaio, più trascina le particelle sul substrato roccioso sottostante, indossandolo e strappandolo via. Ma fino ad ora ci sono state pochissime prove a sostegno di questo.
Il nostro studio ha fornito questa prova, mostrando una forte correlazione tra la velocità di scorrimento e il tasso di erosione per molti ghiacciai. Ciò indica che la velocità è un buon predittore di quanta erosione può causare un ghiacciaio.
Glen Coe, Scozia – un paesaggio scolpito dall'erosione glaciale.
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Ma poi c'è una questione più grande se c'è qualcosa di ancora più fondamentale che controlla la velocità e l'erosione del ghiacciaio.
Ricerche recenti hanno suggerito che la temperatura fosse il fattore sottostante. Alcuni ghiacciai (come l'Islanda o l'Alaska) sono in realtà piuttosto caldi, con temperature che si aggirano intorno al punto di congelamento / fusione. Altri (diciamo, in Antartide) possono avere temperature di diverse decine di gradi sotto lo zero. Se un ghiacciaio è congelato sul substrato roccioso, non scivolerà da nessuna parte e non può causare molta erosione. Al contrario, se può scorrere liberamente sulla roccia, causerà molta erosione.
Il ruolo del clima
Fino ad ora, nessuno aveva considerato l'altro aspetto veramente importante del clima – le precipitazioni – e la sua influenza sull'erosione. Abbiamo raccolto informazioni dai ghiacciai di tutto il mondo e abbiamo dimostrato che i ghiacciai più erosivi sono quelli che si trovano in climi relativamente caldi con molte nevicate come l'Alaska. I ghiacciai nei climi più freddi con quasi nessuna nevicata, come l'Antartide, causano pochissima erosione.
Questo legame tra clima ed erosione glaciale ha effetti di lunga durata. Prendi la Scozia, un paese con paesaggi spettacolari ma contrastanti che sono stati scolpiti da più lastre di ghiaccio e ghiacciai negli ultimi due milioni di anni. A ovest ci sono le Highlands scozzesi con profonde e ampie valli scolpite dai ghiacciai, come Glen Coe. A est, ci sono i Cairngorms, con un ampio altopiano d'alta quota che mostra una minore erosione. I ghiacciai che hanno scolpito questi paesaggi hanno probabilmente sperimentato climi diversi.
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Oggi, la Scozia occidentale è più umida perché la maggior parte dei sistemi meteorologici del Regno Unito proviene da ovest. A est è molto più secco (e soleggiato). In tempi di glaciazione, i ghiacciai a ovest potrebbero aver sperimentato un clima più mite e tassi più elevati di nevicate. Quindi questi ghiacciai erano più dinamici, più veloci e sono stati in grado di tagliare le bellissime valli che vediamo oggi.
Nei Cairngorms, sarebbe stato molto più freddo e secco, quindi la copertura di ghiaccio era meno in grado di tagliare valli profonde. In molti modi, la Scozia deve la sua bellezza ai ghiacciai, al clima variabile e all'erosione.
