Adoro leggere vecchi articoli. Qualche giorno fa stavo facendo una ricerca casuale sulla geomorfologia delle profondità marine al largo della costa orientale degli Stati Uniti e mi sono imbattuto in un articolo del 1936 pubblicato sull’American Journal of Science dal geologo e professore di Harvard Reginald Daly* sull’origine dei canyon sottomarini. Prima degli anni ’20, gli oceanografi e i geologi marini mappavano la profondità del fondale marino lasciando cadere in acqua un filo zavorrato e misurando la lunghezza di quel filo quando toccava il fondo. Le mappe della topografia del fondo marino, denominate mappe batimetriche, venivano realizzate con questi dati. Ma tutto questo è cambiato negli anni ’20, quando è stata sviluppata una nuova tecnologia per le scienze marine esplorative:
Gli ecoscandagli sono stati introdotti per le indagini in acque profonde a partire dagli anni ’20. Le tecnologie Sonar__ __(SOund NAvigation and Ranging) rivoluzionarono l’oceanografia nello stesso modo in cui la fotografia aerea rivoluzionò la cartografia topografica.^
Come risultato di questo nuovo strumento, nuovi dati che caratterizzano la forma e la scala del paesaggio sotto il mare furono pubblicati ad un ritmo rapido. I canyon sottomarini sono stati identificati dai mappatori pre-SONAR, ma non è stato fino a questo progresso tecnologico che abbiamo capito quanto siano comuni. Ora sappiamo che ci sono centinaia (forse migliaia a seconda della tua definizione) di canyon sottomarini che incidono le piattaforme continentali e i pendii di tutta la Terra. Il canyon sottomarino di Monterey al largo della California centrale, per esempio, è profondo e largo quanto il Grand Canyon.
L’articolo di Daly del 1936 è un gioiello da leggere per il suo scopo semplice e conciso: riassumere le conoscenze attuali basate su questi nuovi dati e poi discutere come queste caratteristiche sottomarine sono venute ad essere in quel contesto. Daly riassume alcune delle osservazioni chiave di questi nuovi dati – parafraserò qui:
- Alcuni canyon sottomarini sembrano essere estensioni al largo di grandi fiumi, ma ce ne sono molti che non corrispondono ai fiumi.
- Alcune parti di piattaforme continentali, specialmente vicino alla costa, hanno caratteristiche erosive che sono chiaramente fiumi del Pleistocene ormai annegati (quando il livello del mare era ~100 m più basso di oggi).
- Molti canyon sono stati tracciati fino a quasi 3000 metri sotto il livello del mare.
- I canyon sono relativamente dritti con l’asse orientato lungo la pendenza continentale.
- Alcuni canyon si ramificano alle loro estremità superiori assomigliando ai modelli dendritici dei bacini di drenaggio dei fiumi terrestri.
- Alcuni canyon si allargano e si svasano alle loro estremità esterne, verso l’oceano profondo.
- I pavimenti dei canyon esaminati finora sono coperti di fango.
. il 1930 l’idea che i livelli del mare erano molto più bassi (~120 m o quasi 400 ft più basso di oggi) durante l’ultimo massimo glaciale circa 15,000-20.000 anni fa era ben consolidata. Daly discute i processi che hanno creato le valli sommerse sulle parti costiere delle piattaforme continentali nel contesto delle fluttuazioni glaciali-interglaciali del livello del mare. Quando i livelli del mare erano più bassi e le piattaforme continentali esposte, i fiumi si estendevano fino alla corrispondente linea costiera inferiore. Per esempio, la Hudson Shelf Valley è il residuo del fiume Hudson del Pleistocene che si è svuotato nell’Oceano Atlantico quando la linea di costa era più di 100 km verso il mare dalla posizione attuale (il bordo verso il mare del poligono giallo nella mappa a sinistra).
Ma che dire di questi canyon sottomarini appena mappati? Come si sono formate queste caratteristiche erosive lineari che si estendono dalla piattaforma continentale in acque molto più profonde (fino a 3000 m o 9.500 piedi)? Sicuramente il livello del mare non è sceso così tanto permettendo ai fiumi di estendersi nei bacini oceanici prosciugati. Daly discute un’idea proposta da altri che forse il livello del mare si è abbassato in senso relativo come risultato del sollevamento tettonico:
La concezione prevalente dell’origine delle trincee richiede che verso la fine dello sviluppo delle piattaforme nei tre oceani siano state sollevate di quasi 3000 metri, poi per un periodo geologicamente breve mantenute stabili, e infine costrette ad affondare di quasi 3000 metri, in modo da ripristinare con estrema precisione il rapporto ipsometrico descritto. L’improbabilità di una tale oscillazione, che interessa cinque continenti e i corrispondenti fondali marini, è subito evidente.
In altre parole, c’è stato un sollevamento globale di quasi 10.000 piedi seguito da una subsidenza globale della stessa entità per produrre un così grande cambiamento del livello del mare. Si può quasi sentire Daly esclamare “Questo è assurdo!” nella sua dichiarazione di cui sopra. Un cambiamento così grande e globale avrebbe lasciato altre prove in tutto il pianeta. Allora, come si sono formati questi canyon e canali di mare profondo?
Daly usa il resto dell’articolo per proporre un’ipotesi che le correnti ricche di sedimenti erano abbastanza dense da scorrere lungo i pendii sottomarini sotto la forza di gravità:
Finché il sedimento era ‘sospeso’ … quell’acqua era effettivamente più densa dell’acqua pulita più al largo o dell’acqua sotto la zona di rapida agitazione. Ci deve essere stata una tendenza per l’acqua appesantita a immergersi sotto l’acqua più pulita, a scivolare lungo il fondo leggermente inclinato della piattaforma, e a scorrere ancora più velocemente lungo il pendio continentale più ripido. … Queste correnti di fondo erano abbastanza forti da aver scavato le trincee sottomarine ora in discussione?
L’ipotesi di Daly ha fatto esattamente quello che le ipotesi dovrebbero fare: ha portato a ulteriori ricerche, come dichiarato nell’apertura del famoso articolo di Heezen ed Ewing (1952) sul terremoto delle Grand Banks e la corrente di torbidità:
Stimolati dall’ipotesi di Daly (1936) che le correnti di densità (torbidità) scavassero i canyon sottomarini che sezionano i margini continentali, Stetson e Smith (1937), Kuenen (1937, 1947, 1948, 1950), e Bell (1942) hanno condotto esperimenti in vasca dai quali hanno concluso che le correnti di torbidità non solo sono possibili nel mare moderno ma sono importanti agenti di trasporto.
Scienza!
Sappiamo tutto quello che c’è da sapere sulla formazione dei canyon sottomarini? Certamente no. C’è ancora molto da imparare su questi sistemi. Comprendere le correnti di torbidità e i paesaggi sommersi che formano è difficile da studiare perché questi processi (1) si verificano nel mare profondo dove è ordini di grandezza più difficile/costoso fare misure dirette e (2) si verificano raramente rispetto ai tempi umani, con intervalli di ricorrenza di centinaia o migliaia di anni. Gli esperimenti numerici e fisici (flume) stanno migliorando costantemente, ma hanno ancora molta strada da fare. Comprendere questi sistemi è importante perché questi sono i più grandi accumuli di detriti sulla Terra; sono un archivio della costruzione delle montagne, dei cambiamenti climatici e, su scale temporali più recenti, dell’influenza antropogenica sul trasferimento di materiale dalla terra al mare.
Mi piace leggere questi vecchi documenti perché mostrano che abbiamo fatto progressi. Vale la pena ogni tanto fare un grande passo indietro e rileggere i documenti di svolta nel tuo campo.
Reginald Aldworth Daly (1936). Origine dei canyon sottomarini American Journal of Science
*Immagini: (1) screenshot del titolo e dell’abstract di Daly (1936); (2) La mappa del 1897 della Monterey “Submerged Valley” come pubblicata da George Davidson nei Proceedings of Calif. Acad. of Sciences. Per gentile concessione della NOAA Photo Library; (3) Mappa batimetrica della Hudson Shelf Valley / USGS; (4) Rappresentazione artistica di una corrente di torbidità / Open University; (5) Mappa del canyon sottomarino di Hueneme / USGS
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* Daly è meglio conosciuto per i suoi contributi alla comprensione dell’origine delle rocce ignee e delle prime idee sulla tettonica a placche.
^* Questa citazione, e molto di più sulla storia della mappatura del fondo marino, da questa pagina della Penn State; vedi anche questa pagina del SERC sulla storia della mappatura del fondo marino.
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