Earthshine: cos’è e perché sta diminuendo
Questo fenomeno astronomico sta scomparendo, dicono gli scienziati. Potrebbe essere un’altra avvisaglia dei cambiamenti climatici in atto?
La Terra riflette la luce solare proprio come tutti i pianeti, le lune, le comete e gli asteroidi del Sistema Solare. Gli astronomi chiamano questa caratteristica albedo o riflettanza. Quando tutta la luce incidente viene riflessa, l’albedo è 1; quando nulla viene riflesso, l’albedo è 0.
Grazie alle nuvole, all’acqua, alla neve e al ghiaccio il nostro pianeta riflette circa il 30% della luce che riceve dal Sole (albedo 0,30). Venere, invece, coperta da una fitta coltre di nuvole ha un’albedo molto più elevato di 0,85; Marte 0,16; Mercurio 0,12; la Luna 0,07.
Sulla Terra, questo parametro è determinante nella valutazione dei cambiamenti climatici, i quali derivano essenzialmente dall’evoluzione simultanea di tre fattori: l’effetto serra, l’intensità solare e l’albedo terrestre. Dei tre, proprio quest’ultimo è probabilmente il più incerto e difficile da studiare.
Il progetto Earthshine del Big Bear Solar Observatory (BBSO) è iniziato a metà degli anni ’90 con l’obiettivo di misurare la riflettanza della Terra utilizzando le osservazioni della Luna. Ora, uno studio pubblicato sul Geophysical Research Letters fa il punto della situazione: riporta e interpreta per la prima volta la totalità delle variazioni mensili, annuali, stagionali e decadali della riflettanza terrestre.
Dopo osservazioni di prova irregolari tra il 1994 e il 1995, BBSO Earthshine ha acquisito dati sistematici dal 1997 al 2017, su circa 1500 notti di osservazioni.
L’eredità di Leonardo
Forse è poco noto ma una delle “opere” più belle di Leonardo da Vinci non è un dipinto o un’invenzione ma un’intuizione astronomica.
Per migliaia di anni gli esseri umani hanno osservato con stupore il bagliore cinereo della Luna. Questo è un fenomeno che interessa la prima o l’ultima fase, quando solo uno spicchio del nostro satellite è illuminato dal Sole. Allora, il resto del disco lunare può essere comunque percepito attraverso il bagliore creato dalla luce del Sole riflessa dalla Terra. Ora, che sulla Luna ci siamo anche stati, sappiamo che il nostro pianeta illumina la notte lunare 50 volte di più di una Luna piena durante una notte sulla Terra. Ma nel XVI secolo non era così ovvio: la maggior parte delle persone non sapeva nemmeno che la Terra orbitasse intorno al Sole. Probabilmente questo è uno di quei concetti che solo un uomo dalla fervida immaginazione come Leonardo poteva afferrare.
I suoi taccuini sono pieni di schizzi di macchine volanti, carri armati, attrezzature subacquee e altri fantastici dispositivi in anticipo di secoli sui tempi. Aveva perfino progettato un robot: un cavaliere in armatura che poteva sedersi, agitare le braccia e muovere la testa mentre apriva e chiudeva la mascella.
Per Leonardo, l’Earthshine, oggi chiamato anche Da Vinci Glow, doveva rappresentare un enigma affascinante. Come artista, era profondamente interessato alla luce e all’ombra. Come matematico e ingegnere, era appassionato di geometria.
Nelle sue considerazioni, aveva commesso solo due errori osservando il nostro satellite: uno interpretando i “mari” lunari come oceani d’acqua; l’altro ritenendo che gli oceani terrestri, invece delle nuvole, fossero la principale fonte dell’Earthshine. Ma il concetto gli era ben chiaro: il debole bagliore che consentiva di vedere l’intero disco lunare nelle fasi di Luna crescente o calante era dovuto alla luce solare che colpiva la Terra e si rifletteva sulla Luna.
Mentre, gli equipaggi dell’Apollo atterravano sempre di giorno e ripartivano prima del tramonto, questo fenomeno potrà essere osservato direttamente dai prossimi astronauti e coloni lunari. La NASA e altri paesi stanno pianificando grandi missioni a lungo termine sul nostro satellite, con l’idea di stabilirvi basi permanenti.
Una Terra sbiadita
Il team di astronomi del Big Bear Solar Observatory, un osservatorio astronomico situato ad un’altitudine di 2067 metri nella Contea di San Bernardino, in California (Stati Uniti), ha utilizzato tecniche avanzate per misurare il Da Vinci Glow.
I dati raccolti hanno mostrato che l’Earthshine si è attenuato circa dello 0,5% dal 1997 al 2017. Detto in altri termini, la Terra sta ora riflettendo circa mezzo Watt in meno di luce per metro quadrato rispetto a 20 anni fa. La maggior parte del calo si è verificato negli ultimi tre anni di dati.
«Il calo dell’albedo è stato una grande sorpresa per noi quando abbiamo analizzato gli ultimi tre anni di dati. dopo 17 anni di albedo quasi piatto», ha affermato Philip Goode, ricercatore del New Jersey Institute of Technology e autore principale del nuovo studio. «Quando gli ultimi dati sono stati aggiunti agli anni precedenti, la tendenza alla diminuzione è diventata chiara».
Questo cambiamento, dicono i ricercatori, non ha alcuna correlazione con l’attività solare. Lo studio, infatti, copre quasi due cicli solari completi con due massimi solari uno nel 2002 e uno nel 2014 e un minimo solare nel 2009 (e un altro minimo poco prima del 1997). Quindi, secondo il team, le cause vanno ricercate in «qualcosa sulla Terra».
I dati BBSO concordano con le misurazioni satellitari effettuate nell’ambito del progetto della NASA Clouds and the Earth’s Radiant Energy System (CERES). Questo è un esperimento climatologico che utilizza strumenti scientifici satellitari facenti parte del Earth Observing System (EOS) progettati per misurare sia la radiazione solare riflessa che quella emessa dalla sommità dell’atmosfera (TOA, Top Of Atmoshpere) alla superficie terrestre.
CERES dimostra che negli ultimi anni si è verificata una riduzione delle nuvole riflettenti a bassa quota sull’Oceano Pacifico orientale. Anzi, il set di dati Earthshine termina nel 2017 ma i ricercatori hanno notato che i dati della NASA suggeriscono un calo ancora più marcato dell’albedo dal 2019.
In generale, due decenni di dati potrebbero non voler dire molto sull’albedo della Terra, che esiste da circa 4,5 miliardi di anni. Oltretutto, questo parametro varia notevolmente nel corso di una notte di osservazione ma anche su scala stagionale e annuale, a causa di moltissimi fattori fisici e ambientali. Il motivo di questa variabilità non è ancora del tutto chiaro ed è difficile stimare quanto la tendenza sia legata a cicli climatici naturali e quanto al riscaldamento climatico causato dall’uomo.
Tuttavia, si può notare che l’Oceano Pacifico orientale è la stessa zona al largo delle coste occidentali del Nord e del Sud America, dove sono stati registrati anche aumenti delle temperature della superficie del mare a causa dell’inversione della Pacific Decadal Oscillation (PDO), con probabili collegamenti al cambiamento climatico globale. La PDO è uno schema di variabili che descrivono la fluttuazione a lungo termine del clima dell’Oceano Pacifico settentrionale, caratterizzata da un ciclo di fasi calde e fredde ogni 20 anni circa, simile a El Niño. In futuro, predicono alcuni studi, è probabile che il riscaldamento globale inibisca la formazione di nuvole riflettenti a bassa quota, amplificando ulteriormente il cambiamento.
Da un punto di vista climatico, la diminuzione dell’albedo terrestre determina anche quanta energia solare in più viene catturata dal sistema Terra. Una volta che questa significativa energia solare aggiuntiva circola nell’atmosfera e negli oceani, contribuisce al riscaldamento globale.
«In realtà è piuttosto preoccupante», ha commentato Edward Schwieterman, scienziato dell’Università della California non coinvolto nello studio. «Per qualche tempo, molti scienziati avevano sperato che una Terra più calda potesse portare a più nuvole e a un’albedo più alto, che avrebbe poi aiutato a moderare il riscaldamento e bilanciare il sistema climatico. Ma questo dimostra che è vero il contrario».
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