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Il deserto Atacama è uno dei laboratori naturali più straordinari della Terra, una vasta espansione di terreni iperaridi che ha affascinato scienziati, geologi e ricercatori del clima per decenni. Il deserto di Atacama è il deserto più secco del mondo, e il secondo disperato generale, dietro alcuni punti specifici all'interno delle McMurdo Dry Valleys. Questo paesaggio notevole, che si estende lungo la costa del Pacifico del Sud America, lontano dal nord America

Le origini antiche dell'iperaridità

La storia del deserto di Atacama inizia non migliaia, ma milioni di anni fa. Il deserto di Atacama può essere il più antico deserto della terra, e ha sperimentato l'iperaridità da almeno il Miocene medio, dal momento che l'istituzione di una corrente proto-Humboldt in concomitanza con l'apertura del passaggio Tasmania-Antartico ca. circa 33 milioni di anni fa.

Considerando la sua posizione sul confine occidentale del Sud America, tra i 17 e i 28 °S, il suo clima è stato caratterizzato come arido per almeno 10 milioni di anni. Tuttavia, la prova suggerisce che le condizioni aride possono persistere per molto più tempo. Le prove geologiche indicano che questa regione ha vissuto arid a condizioni semi-aridi per un tempo enormemente lungo, forse dal tardo periodo climatico Jurassic, circa 150 milioni di anni fa.

La transizione da arido a condizioni iperaride rappresenta una fase critica dell'evoluzione del deserto. Le prove scientifiche suggeriscono che mentre l'Atacama ha sperimentato arido a condizioni semiaridi per 150 milioni di anni, l'estrema iperaridità è iniziata molto più tardi. La transizione a uno stato perennemente asciutto è strettamente legata alle fasi finali di sollevamento delle Ande e alla piena istituzione del freddo sistema Humboldt Current.

Meccanismi geografici e atmosferici Creazione di estrema Drought

L'estrema aridità dell'Atacama deriva da una convergenza unica di fattori geografici e atmosferici che creano efficacemente una perfetta tempesta di condizioni di siccità. Capire questi meccanismi è essenziale per comprendere come siccità hanno plasmato e continuano ad influenzare questo paesaggio notevole.

L'effetto doppio dell'ombra della pioggia

La regione più arida del deserto di Atacama è situata tra due catene montuose, le Ande e la catena montuosa della costa cilena, che sono abbastanza alte per evitare l'avanzata dell'umidità sia dal Pacifico che dall'Oceano Atlantico, creando un effetto ombreggiato a due lati.

A est, le tortuose Andes Mountains formano una parete formidabile che blocca le masse d'aria umidificate dal bacino amazzonico. Una delle caratteristiche geografiche principali che contribuiscono all'aridità di Atacama è la massiccia parete delle Ande a est. Queste montagne si trovano direttamente nel percorso delle masse d'aria umidifica-laden trasportate verso ovest dal bacino amazzonico.

Questo processo, in combinazione con l'alta catena costiera cilena, che funge da seconda barriera più vicina al Pacifico, crea un effetto ombra a doppia pioggia, sigillando il deserto centrale da praticamente tutte le fonti di umidità. Questo sistema a doppia barriera assicura che il nucleo centrale dell'Atacama rimanga isolato da fonti di precipitazioni su entrambi i lati, creando condizioni di estrema e persistente siccità.

La corrente di Humboldt e l'inversione di temperatura

L'Oceano Pacifico svolge un ruolo altrettanto critico nel mantenere le condizioni iperaridi dell'Atacama attraverso l'influenza della corrente fredda di Humboldt. L'inversione costante della temperatura causata dalla corrente fredda dell'oceano Humboldt a nord e dalla forte anticiclone del Pacifico contribuisce all'estrema aridità del deserto.

Il secondo meccanismo responsabile della formazione del deserto si trova nell'Oceano Pacifico, dove il freddo Humboldt corrente scorre a nord lungo la costa. Questa corrente porta l'acqua frigida alla superficie attraverso l'innalzamento, raffreddando l'aria direttamente sopra di esso. Questo mantiene le temperature costiere molto più fresche di quanto previsto per la latitudine subtropicale.

La corrente Humboldt crea un'inversione di temperatura nell'atmosfera grazie al raffreddamento degli strati d'aria a contatto con l'oceano. L'aria fredda non può salire abbastanza per causare nube e precipitazioni, quindi ha origine fitte nebbia costiere quasi permanente. Mentre queste nebbia forniscono un'umidità minima ad alcune zone costiere, non producono precipitazioni significative, contribuendo invece alle persistenti condizioni di siccità che definiscono la regione.

L'anticiclone del Pacifico e la sottospecie atmosferica

I sistemi ad alta pressione sull'Oceano Pacifico creano un altro strato di controllo atmosferico che perpetua le condizioni di siccità nell'Atacama. Anche i sistemi ad alta pressione persistenti sono un fattore, tendendo a bloccare le tempeste in arrivo. Questi sistemi anticiclonici generano masse d'aria discendente che si affannano e comprimeno mentre affondano, sopprimendo attivamente la formazione del cloud e impedendo lo sviluppo di sistemi meteoriferici.

Mentre l'aria scende, si riscalda e si compressa, che sopprime attivamente la formazione del cloud e previene lo sviluppo di grandi sistemi di tempesta. La presenza di questo anticiclone mantiene i cieli chiari per la maggior parte dell'anno. I cicli di circolazione di questa cellula ad alta pressione inducono anche i venti meridionali che spingono il freddo aumento della costa della corrente Humboldt, collegando i conducenti oceanici e atmosferici.

Quantificare estrema Aridità: Precipitazione Modelli e record

La reputazione dell'Atacama come luogo più secco della Terra è sostenuta da notevoli statistiche di precipitazioni che illustrano la gravità delle condizioni di siccità nella regione. Le posizioni attraverso il deserto di Atacama ricevono meno di 0,2 pollici (5 mm) all'anno! Alcuni sostengono che porzioni del deserto di Atacama non hanno mai ricevuto pioggia nella storia umana registrata. Queste figure straordinarie rappresentano non occasionali anni di siccità, ma la normale linea di base climatica per questo ambiente iperarido.

La media delle precipitazioni è di circa 15 mm (0,6 in) all'anno, anche se alcune località ricevono solo 1 a 3 mm (0,04 a 0,12 in) in un anno. Inoltre, alcune stazioni meteorologiche dell'Atacama non hanno mai ricevuto pioggia.

Il nucleo iperaride dell'Atacama rappresenta la manifestazione più estrema di queste condizioni di siccità. Il deserto di Atacama, il deserto più secco e più antico della Terra, situato nel nord del Cile, nasconde un nucleo iper-arido in cui non è stata registrata alcuna pioggia negli ultimi 500 anni. Questo mezzo-millennio senza precipitazioni misurabili rappresenta uno dei più lunghi periodi di siccità documentati sulla Terra, creando un ambiente che sfida la nostra comprensione dei limiti della vita terrestre.

Ampiamente considerato il luogo più secco del mondo, ha una piovosità media di appena 0,04 pollici all'anno e una piovosità significativa di circa 1,5 pollici (che dovrebbe lasciare lagune basse di breve durata) solo una volta al secolo in media. Anche che molta acqua è stata difficile da trovare, con i record climatici che non suggeriscono pioggia significativa è caduta negli ultimi 500 anni.

Prove Paleoclimate: Ricostruire antichi modelli di Drought

Comprendere come la siccità abbia influenzato la formazione e l'espansione dell'Atacama richiede di approfondire il record geologico e paleoclimatico, e gli scienziati hanno sviluppato metodi sofisticati per ricostruire le condizioni climatiche passate, rivelando una complessa storia di varia aridità su migliaia e milioni di anni.

Soil e Evidenza Minerale di Aridità a Lungo Termine

I suoli del deserto di Atacama conservano un notevole record di antiche condizioni di siccità. La nostra analisi dei suoli sulle superfici riviventi del paesaggio della Pampa de Tana indica che questo paesaggio è stato estremamente secco e non vegeto dalla sua formazione ~10 milioni di anni fa.

La composizione minerale di questi terreni antichi fornisce ulteriori prove di aumento dell'aridità rispetto al tempo geologico.L'analisi chimica e mineralogica di questi suoli mostra che contengono gesso, ma contengono anche concentrazioni superiori di minerali di alito e altri minerali salini che sono più solubili di gesso sostenuti.Questo può suggerire che questa regione dell'Atacama è diventata più arida negli ultimi milioni di anni.

Inoltre, questo nuovo studio nota che i grandi depositi di nitrati nel deserto di Atacama offrono prove di lunghi periodi di estrema secchezza in passato. I nitrati sono stati concentrati in fondovalle e ex laghi da piogge sporadici circa 13 milioni di anni fa, e possono essere cibo per i microbi. Questi depositi di nitrato rappresentano sia la prova di antica siccità che una risorsa unica che ha sostenuto la vita microbicale minima in questo ambiente estremo.

Rodent Middens e ricostruzione delle precipitazioni

Uno degli approcci più innovativi per ricostruire i modelli di precipitazioni passate nell'Atacama prevede l'analisi dei middens roditori fossilizzati. I paleomiddens sono amalgama di detriti vegetali e animali racchiusi in urina cristallizzata (amberat), che migliora la loro conservazione per decine di migliaia di anni in grotte e rifugi rocciosi di ambienti aridi e sono stati studiati ampiamente per inferire climi passati in America meridionale.

Le variazioni delle dimensioni dei pellet fecali dei roditori possono servire da proxy per i livelli di precipitazioni passate. Le variazioni delle dimensioni dei pellet fecali dei roditori dei midden fossili rivelano episodi di precipitazioni passate nel deserto centrale di Atacama. Questa tecnica innovativa ha permesso agli scienziati di ricostruire modelli di precipitazioni che si estendono migliaia di anni, fornendo dettagli senza precedenti su come le condizioni di siccità sono variate nel tempo.

Le dinamiche di precipitazione quaternaria nelle Ande centrali sono state collegate sia alle teleconnessioni atmosferiche ad alta e bassa latitudine, che rivelano che i modelli di siccità nell'Atacama sono influenzati da complesse interazioni tra sistemi climatici regionali e globali, tra cui le dinamiche atmosferiche tropicali e polari.

Depositi di flusso e storia fluviale

Il record geologico conservato in antichi depositi di ruscello fornisce un'altra finestra in precedenti schemi di siccità. Ora crediamo che possiamo usare questi depositi di flusso per ricostruire la storia delle siccità principali nella zona, e forse identificare i possibili cambiamenti nell'oceano e la circolazione atmosferica che sono responsabili di causare gravi siccità nell'Atacama.

L'analisi delle terrazze fluviali e della morfologia del flusso rivela periodi in cui il flusso d'acqua era più consistente, alternandosi a siccità estese. Il confronto tra i cambiamenti nella morfologia del canale di pallido e del flusso (figura adattata da Rech et al., 2003).

L'impatto fisico di Drought sulla formazione del paesaggio

Le condizioni di siccità prolungate hanno profondamente plasmato le caratteristiche fisiche del deserto di Atacama, creando un paesaggio diverso da qualsiasi altro sulla Terra. L'assenza di acqua come agente erosione ha portato alla conservazione di antiche forme di terra e allo sviluppo di caratteristiche geologiche uniche.

Conservazione dei paesaggi relitti

Il deserto Atacama, eccezionalmente secco, adiacente alle Ande Centrali nel nord del Cile, contiene molti paesaggi relitti (paesaggi formati in passato, ma conservati sulla superficie presente; Figura 1). Queste antiche superfici, alcune risalenti a milioni di anni, rimangono in gran parte inalterate a causa della estrema scarsità di erosione a base d'acqua.

La conservazione delle superfici riviventi del paesaggio nel deserto di Atacama è il risultato dell'alzata delle Ande centrali e del clima iperarido nell'Atacama. L'alzata delle Ande centrali ha causato l'incisione profonda dei ruscelli e l'abbandono delle forme di terra ex ruscelli.

Questa antica e duratura secchezza ha portato a condizioni geologiche e biologiche uniche, le bassissime percentuali di erosione hanno conservato la topografia del paesaggio. Nella maggior parte degli ambienti della Terra l'acqua funge da agente primario di erosione e modifica del paesaggio. Nell'Atacama, l'assenza quasi totale di acqua ha essenzialmente congelato il paesaggio nel tempo, creando un museo naturale di antichi processi geologici.

Superfici minerali e formazioni saline

La mancanza di acqua per sciogliere e trasportare i minerali ha portato all'accumulo di notevoli depositi minerali su e vicino alla superficie. Le condizioni climatiche notabili del deserto di Atacama sono state correlate all'alzata delle Ande e si ritiene abbiano svolto un ruolo importante nello sviluppo delle caratteristiche più distintive di questo deserto, tra cui: (i) nitrati e depositi di iodio nella Depressione Centrale, (ii) arricchimento secondario in rame

La formazione di ampi salmastri, o salari, rappresenta un'altra conseguenza della siccità prolungata, che si forma in bacini chiusi dove l'apporto di acqua minima evapora rapidamente, lasciando dietro depositi di sale concentrati. Il Salar de Atacama, uno dei più grandi saline del Cile, esemplifica questo processo e contiene alcuni dei depositi di litio più ricchi del mondo, risultato diretto di milioni di anni di evaporazione in condizioni iperaridi.

Le formazioni di zingaro sono particolarmente prevalenti in tutto il deserto. I suoli nel nucleo iper-arido del deserto di Atacama (Chile) ospitano quantità solubili di sali, compresi i solfati e i nitrati. Gypsum (CaSO4•2Hridi2O) è un minerale prevalente nella regione di Atacama. Si manifesta come ~ 10 cm-crosta di superficie spessa che mostra un modello spaziale simile a poligon

Perdita di energia e vegetazione

Mentre l'assenza di acqua ha conservato antiche forme di terra, le condizioni di siccità hanno anche causato la perdita di stabilità del suolo e la copertura di vegetazione. Nelle aree in cui una volta esisteva la vegetazione durante i periodi di wetter, l'insorgenza di una siccità più grave ha portato a piantare die-off, esponendo i suoli all'erosione del vento.

L'estrema siccità ha creato condizioni in cui anche la vegetazione minima lotta per sopravvivere. Il clima del deserto di Atacama limita il numero di animali che vivono permanentemente in questo ecosistema estremo. Alcune parti del deserto sono così aridi, nessuna pianta o vita animale può sopravvivere. Questa mancanza quasi totale di attività biologica riduce ulteriormente la formazione del suolo e l'accumulo di materia organica, creando un ciclo di auto-rimboschimento di aridità e sterilità.

Driver per il clima e Drought-Indurre Phenomena

Il verificarsi e la gravità delle siccità nel deserto di Atacama sono influenzate da sistemi climatici interagenti multipli che operano in varie scale spaziali e temporali. Capire questi driver è essenziale per comprendere sia i modelli di siccità storica che i potenziali cambiamenti futuri in questo ambiente estremo.

Cicli di oscillazione del Niño-Sud (ENSO)

L'Oscillazione El Niño-Southern rappresenta uno dei fenomeni climatici più significativi che interessano i modelli di siccità nella regione di Atacama. Questa fluttuazione periodica nelle temperature dell'Oceano Pacifico e nella pressione atmosferica crea fasi alterne di El Niño (calore) e La Niña (cool) condizioni che possono influenzare drammaticamente i modelli di precipitazioni in tutto il Sud America.

I principali cambiamenti del regime dell'ESO sono stati anche legati alla variabilità idroclimatica durante l'anomalia del clima medievale (MCA) e la piccola età del ghiaccio (LIA) tra 1.0 e 0.8 ka B.P. e 0.75 e 0.55 ka B.P., rispettivamente. Esistono differenze, tuttavia, sul fatto che El Niño o La Niña abbiano prevalso nei secoli con la fase opposta dell'ES dopo la siccità.

I più recenti pluviali "storici" nei primi anni del XIX e XX secolo descritti nei registri dell'Altiplano e dell'Atacama sono stati attribuiti alle condizioni dominanti della Niña. Mentre La Niña porta in genere condizioni più fredde, più aride a molte regioni, i suoi effetti sull'Atacama possono essere complessi, talvolta contribuendo a eventi di precipitazioni rare quando combinati con altri fattori atmosferici.

Durante i forti eventi di El Niño, il riscaldamento delle acque del Pacifico può interrompere i normali cicli di circolazione atmosferica che mantengono l'iperaridità dell'Atacama. Tuttavia, anche durante questi eventi, le barriere geografiche fondamentali del deserto e le condizioni atmosferiche impediscono in genere precipitazioni significative, mantenendo le caratteristiche condizioni di siccità della regione.

Variazioni correnti dell'Oceano Pacifico

L'apertura del passaggio Tasmania-Antartico ha permesso alle correnti fredde di muoversi lungo la costa occidentale del Sud America, che ha influenzato la disponibilità di aria calda umida per viaggiare dal bacino amazzonico all'Atacama. Questo cambiamento fondamentale nella circolazione oceanica, che si verificava milioni di anni fa, ha stabilito le condizioni di base per l'estremo deserto.

Le variazioni dell'intensità dell'aumento costiero, causate da cambiamenti nei modelli eolici e nelle correnti oceaniche, possono modulare la forza dell'inversione di temperatura che sopprime le precipitazioni. L'aumento più forte intensifica l'effetto di raffreddamento sulle masse d'aria costiere, rinforzando le condizioni di siccità.

Sistemi di pressione atmosferici e modelli di circolazione

La posizione e la forza dell'Alto Pacifico meridionale, un sistema semipermanente ad alta pressione, influenza direttamente l'aridità del deserto promuovendo la sottosidenza atmosferica e bloccando i sistemi di tempesta.

Le precipitazioni moderne nelle Ande centrali si verificano prevalentemente (>80%) durante l'estate australe, con due diversi meccanismi di forzatura dell'aria superiore che causano un modello anti-fasato nelle zone settentrionali e meridionali di questa regione.

L'interazione tra sistemi atmosferici ad alta latitudine e bassa latitudine crea una maggiore complessità nei modelli di siccità. I turni nella posizione delle Westerlies meridionali, una cintura di venti forti nelle latitudini medie, possono influenzare la disponibilità di umidità nelle zone meridionali dell'Atacama.

Cambiamento climatico globale e modelli futuri

Le simulazioni climatiche regionali in scenari di riscaldamento a effetto serra indicano una riduzione delle precipitazioni estive del 30% rispetto al secolo a venire, che comporta gravi impatti sugli ecosistemi e sulle società umane. Le Ande centrali, tuttavia, sono remote e topograficamente complesse con solo scarse osservazioni meteorologiche, rendendo difficile discriminare i diversi risultati climatici da linee indipendenti di evidenza.

Paradossalmente, mentre il riscaldamento globale potrebbe essere previsto per aumentare l'evaporazione e intensificare la siccità nelle regioni già aride, le osservazioni recenti hanno documentato eventi di precipitazioni senza precedenti nel nucleo iperarido dell'Atacama. Ma questa situazione è cambiata negli ultimi tre anni. Per la prima volta, le precipitazioni sono state documentate nel nucleo iper-arido dell'Atacama, e contrariamente a quanto previsto, l'offerta climatica ha causato una grande devastazione tra gli eventi di vita locale.

Rara Precipitazione Eventi: Quando Drought si rompe

Mentre l'Atacama è definita dalla sua estrema e persistente siccità, gli eventi di precipitazioni rare forniscono informazioni cruciali sulle condizioni atmosferiche necessarie per superare le formidabili barriere del deserto alle precipitazioni, che rivelano anche gli impatti profondi che l'improvvisa disponibilità idrica può avere su paesaggi ed ecosistemi adattati all'aridità perpetua.

Eventi alla Cascata 2015 e 2017

Negli ultimi anni sono stati riscontrati alcuni degli eventi pionieristici più significativi nella storia dell'Atacama. Il 25 marzo 2015, le precipitazioni sono state pesanti e hanno colpito la parte meridionale del deserto di Atacama.

Tra il 24 e il 26 marzo, un sistema a bassa pressione si è concentrato sul Cile settentrionale/centrale da sud-ovest con una pioggia di circa 2 centimetri in 24 ore su 24. Una stazione a sud del deserto ha registrato più di 2 pollici. Un'altezza di pioggia rappresenta più anni di pioggia per l'Atacama. L'ampiezza di questo evento, rispetto alle condizioni normali, non può essere sovrastata, rappresenta una partenza completa dalla regione di secolare siccità.

Per capire il ruolo dei nastri trasportatori di umidità e delle masse aeree, i ricercatori hanno esaminato un evento di precipitazione del 2017 che ha portato più di 50 millimetri di pioggia in alcune regioni dell'Atacama. Modellare che ha tracciato i sentieri delle masse aeree ha suggerito che la maggior parte dell'umidità ha avuto origine nel bacino amazzonico, un risultato sorprendente dato le Ande alte che dividono la foresta pluviale dal deserto.

Meccanismi atmosferici Dietro Rare Pioggia

Capire come questi eventi di precipitazioni rare superano le formidabili barriere di Atacama alle precipitazioni richiede l'esame delle specifiche configurazioni atmosferiche che li rendono possibili.

Nel tracciare come l'acqua si muove nei nastri trasportatori di umidità in tutto il continente, i ricercatori suggeriscono che nel più umido di questi eventi estremi, l'umidità ha origine nel bacino tropicale dell'Amazzonia piuttosto che nell'Oceano Pacifico che si trova ad ovest del deserto. Tuttavia, è necessario una ricerca aggiuntiva per mostrare con certezza che l'Amazzonia è la fonte dell'umidità portata da alcuni nastri trasportatori.

Il 25 marzo, quando la maggior parte delle piogge cadde, l'atmosfera era perfettamente impostata per consegnare l'aria umida alla regione. Nella figura sottostante, i venti tropicali sono stati in grado di soffiare l'aria con alti valori dell'acqua verso il deserto di Atacama. Questi eventi richiedono un preciso allineamento delle condizioni atmosferiche, compreso il crollo dei normali sistemi di alta pressione.

Impatti devastanti sui paesaggi iperaridi

Quando la pioggia arriva finalmente nell'Atacama dopo anni o secoli di siccità, i risultati possono essere catastrofici. Le aree di questo secco non possono gestire una grande quantità di pioggia in un breve periodo di tempo. Il terreno duro della roccia non assorbe l'acqua. La mancanza di vegetazione porta a rapida erosione e una massiccia generazione di fango.

L'evento del 2015 ha fornito un esempio di questi impatti. In questo caso, il fiume Copiapó, che i funzionari governativi in Cile hanno detto erano praticamente asciutti per 17 anni, rapidamente riempito di acqua piovana e traboccato le sue rive. Le città di Copiapó e Antofagasta nelle regioni Atacama e Antofagasta del nord del Cile hanno visto le inondazioni del paesaggio che attraversano i loro centri.

Forse, sorprendentemente, questi rari eventi di pioggia hanno dimostrato devastante per la vita microbica che si è adattata all'estrema aridità del deserto. Il nostro gruppo ha scoperto che, contrariamente a quanto si poteva aspettare intuitivamente, la pioggia mai vista prima non ha innescato una fioritura della vita in Atacama, ma invece, le piogge hanno causato enormi devastazioni nelle specie microbiche che hanno abitato la regione prima delle precipitazioni pesanti.

Adattazioni biologiche a Perpetual Drought

Nonostante la reputazione dell'Atacama come uno dei luoghi più inospiabili della Terra, la vita ha trovato il modo di persistere in questo ambiente iperarido. Gli organismi che sopravvivono qui hanno sviluppato notevoli adattamenti per far fronte a condizioni di siccità perpetua, offrendo intuizioni nei limiti della vita e del potenziale di sopravvivenza in ambienti estremi altrove nell'universo.

Vita microbiale nel nucleo iperarico

Anche se l'Atacama è un luogo all-but-sterile, ci sono alcuni organismi che riescono a graffiare un'esistenza lì. Almeno sedici specie microbiche sono conosciute per popolare i suoli profondi di letti lacustri lunghi, utilizzando nitrati - una forma di sale di acido nitrico - come cibo. Che umidità estremamente minima c'è deriva dalle precipitazioni traccia così come quello che è noto come l'inverno altipianico, tra dicembre

Questi microrganismi rappresentano alcune delle forme di vita più tolleranti alla siccità sulla Terra. I microbi che possono parlare quelle condizioni senza pietà nella vita, gli autori scrivono, "sono squisitamente adattati alle condizioni estreme disiccante." Aiuta che oltre a essere in grado di ottenere da così poca acqua, sono anche radiazioni-tolleranti, in grado di sopravvivere alle intense strategie di ultravioletto dal sole che la sopravvivenza bagna i deserti.

Ecosistemi dipendenti dalla nebbia

In alcune zone costiere dell'Atacama, la nebbia persistente fornisce sufficiente umidità per sostenere le comunità vegetali specializzate. Nonostante le sue dure condizioni, l'Atacama sostiene comunità biologiche specializzate, in particolare nelle zone dove le nebbia costiere penetrano nell'entroterra. La "formazione di atacama lomas" è un ecosistema notevole, che ospita flora unica come le piante d'aria e i cacti endemici.

Le piante in queste formazioni di lomas hanno evoluto notevoli adattamenti per la raccolta dell'umidità dalla nebbia. Alcune specie hanno strutture fogliari specializzate che condensano efficacemente le gocce d'acqua dall'aria, mentre altre hanno sistemi di radice estesi che possono accedere all'umidità profonda nel terreno. Questi adattamenti permettono loro di sopravvivere in un ambiente in cui le precipitazioni tradizionali sono praticamente assenti, basandosi invece sull'umidità minima fornita da nebbia costieri.

Il deserto che fiorisce Phenomenon

Una delle più spettacolari risposte biologiche agli eventi di rara precipitazione nell'Atacama è il fenomeno conosciuto come il deserto che fiorisce. La fioritura del deserto di Atacama (Spagnolo: desierto florido) può essere visto da settembre a novembre in anni con precipitazioni sufficienti, come è accaduto nel 2015. Durante questi rari eventi, semi dormienti che hanno aspettato anni o addirittura decenni di umidità improvvisamente germinano, trasformando porzioni del deserto dei fiori colorati.

Gli eventi di pioggia relativi ai nastri trasportatori ad umidità possono essere devastanti per le specie microbiche locali adattate alle condizioni asciutte, dicono gli autori, ma potrebbero svolgere un ruolo nella germinazione del deserto fiorente—un'esplosione di fiori selvatici colorati che si verifica nell'Atacama ogni 5 a 7 anni. Questo fenomeno ciclico dimostra che anche in uno dei luoghi più aridi della Terra, la vita mantiene la capacità di rispondere rapidamente quando le condizioni di siccità temporaneamente facilità.

Interazioni umane con Drought nell'Atacama

Nonostante la sua estrema aridità, il deserto di Atacama ha sostenuto le popolazioni umane per migliaia di anni. Capire come le società antiche e moderne si siano adattate e modellate da condizioni di siccità persistenti fornisce preziose informazioni sulla resilienza umana e sulle sfide di vivere in ambienti iperaridi.

Civilizzazioni antiche e gestione dell'acqua

La storia archeologica che circonda la città di San Pedro de Atacama risale a circa 10.000 anni ad un periodo in cui vari gruppi nomadi si stabilirono intorno agli appartamenti di sale che oggi chiamiamo Salar de Atacama. Queste persone vengono ad essere conosciute come gli Atacameños. "Dal 900 a.C., ci sono stati villaggi nelle gole della località di San Pedro de Atacama, sulle rive del fiume Loa, e nelle introiezioni cile cile

Intorno al 1900, c'erano sistemi di irrigazione di puquios sparsi attraverso le oasi del deserto di Atacama. I puquios sono noti dalle valli di Azapa e Sibaya e dalle oasi di La Calera, Pica-Matilla e Puquio de Núñez. Questi acquedotti sotterranei e pozzi hanno permesso alle comunità di accedere in modo efficiente alle acque

Il successo di queste antiche civiltà di fronte alla perenne siccità dimostra notevole ingegnosità e adattamento, concentrando i loro insediamenti vicino alle poche fonti di acqua affidabili, i sommozzatori alimentati da nevosella andina, sorgenti e oasi, e le pratiche agricole sviluppate adatte a scarsità di acqua estrema.

Estrazione moderna delle risorse e sfide dell'acqua

La ricchezza minerale dell'Atacama, concentrata attraverso milioni di anni di siccità e di evaporazione, lo ha reso un centro di attività mineraria. Il deserto ha ricchi depositi di rame e altri minerali e la più grande fornitura naturale del nitrato di sodio del mondo, che è stato coniato su larga scala fino ai primi anni '40.

Le moderne operazioni minerarie devono affrontare sfide significative legate alla scarsità di acqua. L'estrazione mineraria del rame, in particolare, richiede notevoli risorse idriche per la lavorazione del minerale, creando una concorrenza intensa per le limitate acque disponibili nella regione, che ha portato a conflitti tra le aziende minerarie, le comunità agricole e le popolazioni indigene, tutte concorrenti per l'accesso alle scarse risorse idriche in un ambiente in cui la siccità è la condizione permanente.

L'estrazione del litio dagli appartamenti salini dell'Atacama rappresenta un'altra industria ad alta intensità di acqua. Poiché la domanda globale di batterie al litio aumenta, così la pressione sulle risorse idriche limitate del deserto.

L'Atacama come un Mars Analog

Le condizioni di estrema siccità e le caratteristiche uniche del deserto di Atacama lo hanno reso un analogo inestimabile per comprendere la potenziale vita su Marte e le tecnologie di prova per l'esplorazione spaziale. L'area è stata utilizzata come sito di sperimentazione per simulazioni di spedizione di Marte a causa delle sue somiglianze con l'ambiente marziano.

Similità Tra Atacama e Marziano Condizioni

Per gli scienziati che studiano la vita ipotetica in altri mondi, l'Atacama è stato considerato un buon analogo per l'ambiente marziano. Come l'Atacama, Marte era un tempo un luogo molto umido. E come l'Atacama anche, il pianeta ha perso quasi tutta la sua acqua, anche se nel caso di Marte è scomparso nello spazio, mentre l'Atacama si è asciugato a causa di modelli climatici.

Entrambi gli ambienti condividono caratteristiche chiave che rendono prezioso il confronto: estrema aridità, intensa radiazione ultravioletta, condizioni di superficie ossidante e presenza di perclorati e altri sali. La vita microbica che sopravvive nel nucleo iperarido dell'Atacama fornisce un modello per capire come la vita possa persistere in condizioni simili a quelle difficili su Marte, in particolare in ambienti subsuperficiali dove si potrebbe conservare un po' di umidità.

L'acqua di Marte è durata solo per circa il primo miliardo dei suoi 4,5 miliardi di anni, ma sarebbe bastato per almeno la vita microbica. Anche quando il pianeta si è asciugato, il più duro di quei microbi potrebbe essere sopravvissuto, come hanno fatto sull'Atacama. L'essiccazione su Marte è stata irregolare, tuttavia, con occasionali inondazioni locali come aquiferi sotterranei svuotati o pareti di canale locali sono stati violati.

Implicazioni per l'astrobiologia

La scoperta che gli eventi di precipitazioni rare possono devastare le comunità microbiche adattate all'estrema siccità ha implicazioni importanti per la ricerca della vita su Marte. Se i microbi marziani si sono evoluti durante la storia più debole del pianeta e poi adattati ad aumentare l'aridicità, la disponibilità occasionale di acqua da fondere ghiaccio o altre fonti potrebbe effettivamente danneggiare piuttosto che aiutare questi organismi, proprio come le piogge recenti hanno danneggiato i microbi di Atacama.

I nitrati di Atacama possono rappresentare un analogo convincente ai depositi di nitrato recentemente scoperti su Marte dalla Curiosità rover (e riportata in uno studio del 2015 dal titolo "Evidence for indigeni Martian azoto in campioni solidi dalle indagini di rover di Curiosity presso il cratere di Gale terrestri", nei Proceedings of the National Academy of Sciences).

Le direzioni di ricerca e il monitoraggio del clima

La comprensione del ruolo della siccità nella formazione e nell'evoluzione continua dell'Atacama rimane un'area attiva della ricerca scientifica, mentre i recenti progressi tecnologici e le nuove reti di monitoraggio forniscono informazioni senza precedenti su questo ambiente estremo.

Ampliamento delle reti di osservazione del clima

Il deserto di Atacama nel nord del Cile è il luogo più secco della Terra. In questa regione i modelli climatici sono soggetti a grandi disagi, soprattutto le precipitazioni è significativamente sopravvalutato. Le osservazioni meteorologiche nella regione sono sparse e limitate a luoghi abitati alla costa o ai piedi delle Ande. Per colmare questo divario, è stata istituita una nuova rete di 15 stazioni meteo automatiche a partire da aprile 2017.

Queste nuove stazioni di monitoraggio forniscono dati dettagliati sulla temperatura, l'umidità, i modelli eolici, il verificarsi di nebbia e gli eventi di precipitazioni rare. I dati del primo anno di questa rete mostrano un ciclo di vento molto regolare con venti orientali durante la notte e la mattina e venti westerly da mezzogiorno a sera. Questo vento trasporta l'umidità dall'Oceano Pacifico nel deserto che forma nebbia durante la notte che può spiegare una fornitura di umidità sull'ordine delle rare variazioni di eventi di precipitazione.

Migliorare i modelli e le preddizioni climatiche

Una migliore comprensione dei modelli storici della siccità e dei loro piloti è essenziale per migliorare i modelli climatici e prevedere i cambiamenti futuri. Il complesso gioco di fattori oceanici, atmosferici e geografici che creano e mantengono l'iperaridità di Atacama presenta sfide significative per la modellazione del clima.

La ricerca sulle variazioni climatiche passate con i proxy paleoclimatici continua a perfezionare la nostra comprensione di come i modelli di siccità siano cambiati in migliaia e milioni di anni. Questa prospettiva a lungo termine è fondamentale per distinguere la variabilità del clima naturale dal cambiamento climatico antropogenico e per prevedere come il deserto potrebbe rispondere al riscaldamento futuro.

Conservazione e sviluppo sostenibile

L'attività umana nell'Atacama si intensifica, la comprensione della dinamica della siccità diventa sempre più importante per lo sviluppo e la conservazione sostenibili. Gli ecosistemi unici del deserto, adattati a milioni di anni di estrema aridità, affrontano nuove pressioni da parte dell'estrazione mineraria, dell'agricoltura, del turismo e dei cambiamenti climatici.

La copertura protetta all'interno del deserto di Atacama si è estesa in modo significativo negli ultimi decenni, anche se le condizioni estreme dell'ecosistema e la lontananza hanno storicamente limitato sia gli impatti umani che gli sforzi di conservazione formale. Le principali aree protette includono il Parco Nazionale di Lauca, che protegge le zone umide e le popolazioni di fauna selvatica ad alta elevazione, e il Parco Nazionale di Pan de Azúcar, che conserva gli ecosistemi della zona costiera.

Conclusione: Drought come Forza Definitrice

Il deserto di Atacama è l'esempio più estremo della Terra di quanto la siccità prolungata possa modellare paesaggi, ecosistemi e anche le possibilità di vita stessa. Dalle sue origini milioni di anni fa, quando si spostano correnti oceaniche e si innalzano le montagne, si crearono le condizioni di estrema aridità, fino ad oggi, la siccità è stata la caratteristica distintiva di questa regione notevole.

La formazione del deserto ha portato a una convergenza unica di fattori geografici e atmosferici: gli effetti dell'ombra delle piogge delle Ande e della costa cilena, l'influenza di raffreddamento della corrente di Humboldt, e i sistemi ad alta pressione persistenti nel Pacifico. Questi fattori hanno combinato per creare e mantenere uno degli ambienti più aridi sulla Terra, dove alcune località non hanno sperimentato precipitazioni misurabili per secoli.

Gli impatti di questa perenne siccità sono visibili in ogni aspetto del paesaggio Atacama. Le antiche forme di terra rimangono conservate per milioni di anni a causa dell'assenza di erosione a base d'acqua. I depositi minerali si accumulano sulla superficie, creando caratteristiche geologiche uniche e risorse economicamente preziose. Le comunità biologiche, ridotte alla loro espressione più minimale, dimostrano i limiti assoluti della capacità di vita di persistere in assenza di acqua.

Comprendere il ruolo della siccità nella formazione e nell'espansione dell'Atacama fornisce spunti che si estendono ben oltre questo deserto unico. I meccanismi che creano e mantengono l'estrema aridità qui operano, in varie combinazioni, in altre regioni desertiche di tutto il mondo. Gli adattamenti biologici che permettono alla vita di persistere nell'Atacama informano la nostra comprensione dei limiti e delle possibilità della vita, sia sulla Terra che potenzialmente su altri mondi come Marte.

Poiché il cambiamento climatico altera i cicli di circolazione atmosferica e oceanica a livello globale, l'Atacama funge da indicatore sensibile di come gli ambienti estremi possano rispondere a questi cambiamenti.

Il deserto di Atacama ci ricorda infine che la siccità non è solo l'assenza di pioggia, ma una forza potente che forma la geologia, la biologia e le società umane. In questo più estremo degli ambienti, vediamo sia il potere distruttivo della scarsità idrica che la notevole resilienza della vita di fronte a sfide apparentemente insormontabili.

Per coloro che sono interessati a imparare di più sugli ecosistemi desertici e le dinamiche climatiche, le risorse sono disponibili attraverso organizzazioni come il World Wildlife Fund], che lavora per proteggere gli ecosistemi desertici unici, e NOAA Climate.gov, che fornisce informazioni estese sui modelli climatici e sugli eventi meteorologici estremi.