Vista di un cranio riconducibile ad un Ursus Speleus
Alta Badia in quota

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Il metodo con gli isotopi dell'ossigeno

Gli orsi spelèi delle Conturines

Frammento della concrezione nella grotta delle Conturines, levigato superiormente.
Forse la fine stratificazione corrisponde ad un andamento annuale ritmico.

L'ossigeno, elemento indispensabile alla vita, esiste in forma di due isotopi. L'atomo «normale» ha il peso atomico 16 e l'isotopo più pesante, molto più raro, ha il peso atomico 18. Poiché entrambi hanno uguale numero di elettroni, i due isotopi reagiscono chimicamente allo stesso modo cosicché, oltre alle molecole d'acqua «normali», esistono anche molecole d'acqua più pesanti, con 18O. Il rapporto fra 16O e 18O rimane costante, se la temperatura non cambia.
Nell'acqua di mare si verificano però oscillazioni, dipendenti dall'accumulo di ghiacci ai poli e sui rilievi. Evapora più facilmente la molecola d'acqua più leggera (con 16O), cosicché nelle nuvole la concentrazione delle molecole con 18O è minore rispetto all'acqua di mare. In periodi caldi come l'attuale, le nuvole si scaricano in forma di pioggia e la circolazione completa dell'acqua mantiene costante il valore di 18O negli oceani. Invece in periodi freddi le precipitazioni povere di 18O avvengono prevalentemente in forma di neve, che resta bloccata poi nei ghiacci, e la circolazione dell'ossigeno contenuto nell'acqua si riduce. Quanto più ghiaccio si forma ai poli e nei paesi nordici (Scandinavia, Groenlandia, Canada) e in misura minore sui monti, tanto più aumenta il contenuto di ossigeno 18 nei mari.

Sono oscillazioni nell'ordine di pochi millesimi, ma misurabili con precisione con uno spettrometro di massa. A tal scopo dal fondo degli oceani vengono estratte «carote» dei sedimenti fossiliferi, accumulatisi uniformemente in milioni di anni. La perforazione, eseguita da navi con attrezzature tecniche speciali, costa molto; ma ha portato vistosi progressi sia per le scienze sia per l'economia del petrolio. Le carote estratte vengono esaminate minuziosamente strato per strato.
Per risolvere il problema del contenuto di ossigeno, si analizzano i gusci di foraminiferi, microfossili presenti in massa nelle argille. Si misura il rapporto fra 18O e 16O esistente nel calcio dei gusci e rispecchiante la quantità d'acqua bloccata nei ghiacci ai tempi in cui vissero quei protozoi. Infatti essi per formare il guscio, spesso soltanto 0,1 mm, avevano preso l'ossigeno dall'acqua marina nel rapporto allora esistente fra 16O e 18O Valori alti di 18O nel guscio dei protozoi indicano clima freddo; valori bassi rivelano un clima mondiale caldo.
Poiché poi le «carote» possono essere datate con altri metodi fisici e geologici, è possibile un confronto diretto fra la curva del 18O data dalle «carote», chiamata «curva globale del ghiaccio», e la curva tracciata da Milankovic. Enorme fu la sorpresa quando si vide la corrispondenza fra le due curve; ad ogni oscillazione dell'irradiamento solare, ipotizzata da Milankovic, corrisponde una escursione analoga della «curva del ghiaccio» Questa tuttavia viene influenzata pure da altri fattori: il peso delle enormi quantità di ghiaccio causa movimenti verticali della crosta terrestre, che rafforzano ancora ulteriormente il ciclo dei 100.000 anni.
Cosa c'entrano queste scoperte con la grotta delle Conturines? Servono a stabilire quando si verificò nel passato un clima più caldo dell'attuale, indispensabile agli orsi per vivere lassù (figura 12). Altrimenti bisognerebbe pensare che l'orso spelèo si trattenesse più in basso e salisse a grande altezza soltanto per il letargo; in tal caso sarebbe possibile collocare la sua esistenza anche in una fase interstadiale, con clima simile al nostro o persino più fresco.