Introduzione agli Oceani | Scienze della Terra

Obiettivi della lezione

Descrivere come si sono formati gli oceani.
Spiegare il significato degli oceani.
Descrivere la composizione dell’acqua degli oceani.
Definire le parti della colonna d’acqua e le divisioni oceaniche.

Come si sono formati gli oceani

Gli scienziati hanno sviluppato una serie di ipotesi sulla formazione degli oceani. Anche se queste ipotesi sono cambiate nel tempo, un’idea ha ora il largo sostegno degli scienziati della Terra, chiamata teoria del degassamento vulcanico. Ciò significa che il vapore acqueo emesso dai vulcani in eruzione nel corso di milioni o miliardi di anni, si è raffreddato e condensato per formare gli oceani della Terra.

Creazione e raccolta dell’acqua

Quando la Terra si è formata 4,6 miliardi di anni fa, non sarebbe mai stata chiamata Pianeta Blu. Non c’erano oceani, non c’era ossigeno nell’atmosfera e non c’era vita. Ma c’erano violente collisioni, esplosioni ed eruzioni. Infatti, la Terra nel suo primo stadio era fusa. Questo permise agli elementi di separarsi in strati all’interno della Terra – la gravità tirava gli elementi più densi verso il centro della Terra, mentre i materiali meno densi si accumulavano vicino alla superficie. Questo processo di separazione ha creato gli strati della Terra come noi li conosciamo.

Quando le temperature si raffreddarono, la superficie si solidificò e si creò un’atmosfera. Le eruzioni vulcaniche rilasciarono vapore acqueo dalla crosta terrestre, mentre altra acqua proveniva da asteroidi e comete che si scontravano con la Terra (Figura 14.1). Circa 4 miliardi di anni fa, le temperature si raffreddarono abbastanza da permettere la formazione degli oceani.

Figura 14.1: L’attività vulcanica era comune nelle prime fasi della Terra, quando gli oceani non avevano ancora iniziato a formarsi.

Formazione attuale degli oceani

Come sai, i continenti non hanno sempre avuto la stessa forma o posizione di oggi. A causa dei movimenti delle placche tettoniche, le masse terrestri si sono spostate sulla Terra da quando sono state create. Circa 250 milioni di anni fa, tutti i continenti erano disposti in un’unica enorme massa di terra chiamata Pangea (Figura 14.2). Questo significava che la maggior parte dell’acqua della Terra era raccolta in un enorme oceano chiamato Panthalassa. Circa 180 milioni di anni fa, Pangea aveva cominciato a separarsi a causa della deriva dei continenti. Questo ha poi separato l’oceano Panthalassa in oceani separati ma collegati che sono i bacini oceanici che vediamo oggi sulla Terra.

Figura 14.2: Pangea era l’unica forma terrestre 250 milioni di anni fa, lasciando un enorme oceano chiamato Panthalassa, insieme ad alcuni oceani più piccoli.

Significato degli oceani

Gli oceani della Terra svolgono un ruolo importante nel mantenere il mondo come lo conosciamo. In effetti, l’oceano è in gran parte responsabile di mantenere le temperature sulla Terra abbastanza costanti. Dove vivi tu può fare piuttosto freddo in inverno. In alcuni posti sulla Terra fa freddo fino a -70°C. In altri posti fa caldo fino a 55°C. Questa è una gamma di 125°C. Ma confronta questo con la temperatura della superficie di Mercurio: va da -180°C a 430°C, un intervallo di 610°C. Mercurio non ha né un’atmosfera né un oceano per tamponare i cambiamenti di temperatura, quindi diventa sia estremamente caldo che molto freddo.

Figura 14.3: Le barriere coralline sono tra le aree più densamente abitate e diverse del globo.

Sulla Terra, gli oceani assorbono l’energia termica dal Sole. Poi le correnti oceaniche spostano l’energia da zone di acqua calda a zone di acqua fredda, e viceversa. Non solo la circolazione oceanica mantiene la temperatura dell’acqua moderata, ma influenza anche la temperatura dell’aria. Se si esaminano le temperature terrestri sulla Terra, si noterà che le temperature più estreme si verificano al centro dei continenti, mentre le temperature vicino all’acqua tendono ad essere più moderate. Questo perché l’acqua trattiene il calore più a lungo della terra. Le temperature estive non saranno quindi così calde, e quelle invernali non saranno così fredde, perché l’acqua impiega molto tempo per riscaldarsi o raffreddarsi. Se non avessimo gli oceani, l’escursione termica sarebbe molto più grande e gli esseri umani non potrebbero vivere in quelle dure condizioni.

L’oceano ospita un’enorme quantità di vita. Questo include molti tipi di vita microscopica, piante e alghe, invertebrati come stelle marine e meduse, pesci, rettili e mammiferi marini. Le diverse creature dell’oceano formano una vasta e complicata rete alimentare, che in realtà costituisce la maggior parte di tutta la biomassa sulla Terra. (La biomassa è il peso totale degli organismi viventi in una particolare area). Noi dipendiamo dall’oceano come fonte di cibo e anche dall’ossigeno creato dalle piante marine. Gli scienziati stanno ancora scoprendo nuove creature e caratteristiche degli oceani, così come stanno imparando di più sugli ecosistemi marini (Figura 14.3).

Infine, l’oceano fornisce il punto di partenza per il ciclo dell’acqua della Terra. La maggior parte dell’acqua che evapora nell’atmosfera proviene inizialmente dall’oceano. Quest’acqua, a sua volta, cade sulla terra sotto forma di precipitazioni. Crea neve e ghiaccio, ruscelli e stagni, senza i quali la gente avrebbe poca acqua dolce. Un mondo senza oceani sarebbe un mondo senza di te e senza di me.

Composizione dell’acqua degli oceani

L’acqua è stata spesso definita il “solvente universale”, perché molte cose possono dissolversi in acqua (Figura 14.4). Molte cose come sali, zuccheri, acidi, basi e altre molecole organiche possono essere dissolte in acqua. L’inquinamento dell’acqua dell’oceano è un grosso problema in alcune aree perché molte sostanze tossiche si mescolano facilmente all’acqua.

Figura 14.4: L’acqua dell’oceano è composta da molte sostanze. I sali includono cloruro di sodio, cloruro di magnesio e cloruro di calcio.

Forse la sostanza più importante disciolta nell’oceano è il sale. Tutti sanno che l’acqua dell’oceano ha un sapore salato. Il sale proviene da depositi minerali che arrivano nell’oceano attraverso il ciclo dell’acqua. I sali comprendono circa il 3,5% della massa dell’acqua dell’oceano. A seconda del luogo specifico, il contenuto di sale o la salinità può variare. Dove l’acqua dell’oceano si mescola con l’acqua dolce, come alla foce di un fiume, la salinità sarà più bassa. Ma dove c’è molta evaporazione e poca circolazione dell’acqua, la salinità può essere molto più alta. Il Mar Morto, per esempio, ha il 30% di salinità – quasi nove volte la salinità media dell’acqua dell’oceano. Si chiama Mar Morto perché così pochi organismi possono vivere nella sua acqua super salata.

La densità (massa per volume) dell’acqua di mare è maggiore di quella dell’acqua dolce perché contiene molte sostanze disciolte. Quando l’acqua è più densa, affonda verso il fondo. Le acque superficiali hanno di solito una densità inferiore e sono meno saline. Anche la temperatura influisce sulla densità. L’acqua calda è meno densa e le acque più fredde sono più dense. Queste differenze di densità creano movimenti di acqua o correnti oceaniche profonde che trasportano l’acqua dalla superficie a profondità maggiori.

La colonna d’acqua

Nel 1960, una delle parti più profonde dell’oceano (10.910 metri) fu raggiunta da due uomini in un sottomarino appositamente progettato chiamato Trieste (Figura 14.5). Questa parte dell’oceano è stata chiamata Challenger Deep. Al contrario, la profondità media dell’oceano è di 3.790 metri, una profondità incredibile per le creature marine e per gli esseri umani. Cosa rende così difficile vivere sul fondo dell’oceano? Ci sono tre fattori principali: assenza di luce, bassa temperatura e pressione estremamente elevata. Per capire meglio le regioni dell’oceano, gli scienziati definiscono diverse regioni in base alla profondità (Figura 14.6).

Figura 14.5: Il Trieste ha fatto un’immersione record al Challenger Deep nel 1960. James Cameron ha ripetuto questa impresa nel 2012.

Figura 14.6: L’ambiente oceanico è diviso in molte regioni in base a fattori come la disponibilità di luce e nutrienti. Gli organismi si adattano alle condizioni e alle risorse delle regioni in cui vivono.

La luce del sole penetra nell’acqua solo fino a una profondità di circa 200 metri, una regione chiamata zona fotica (fotica significa luce). Poiché gli organismi che fanno fotosintesi dipendono dalla luce del sole, possono vivere solo nei primi 200 metri d’acqua. Questi organismi fotosintetici forniscono quasi tutta l’energia e i nutrienti al resto della rete alimentare marina. Gli animali che vivono a più di 200 metri di profondità si nutrono principalmente di ciò che scende dalla zona fotica.

Sotto la zona fotica si trova la zona afotica, dove non c’è abbastanza luce per la fotosintesi. La zona afotica costituisce la maggior parte dell’oceano ma una minoranza delle sue forme di vita. Scendendo verso il fondo dell’oceano, la temperatura dell’acqua diminuisce mentre la pressione aumenta enormemente. Ogni regione è progressivamente più profonda e più fredda, con le zone più profonde nelle trincee oceaniche.

L’oceano può anche essere diviso per distanza orizzontale dalla riva. Più vicino alla riva si trova la zona intertidale. In questa regione si possono trovare onde, cambiamenti di marea e un movimento costante nell’acqua che espone l’acqua a grandi quantità di aria. Gli organismi che vivono in questa zona sono adattati a sopportare le onde e l’esposizione all’aria nelle basse maree, avendo forti attacchi e gusci duri. La zona neritica comprende la zona intertidale e la parte del fondo dell’oceano che degrada molto gradualmente verso il basso, la piattaforma continentale. Molte piante oceaniche vivono in questa zona, poiché la luce del sole penetra ancora sul fondo del mare nella zona neritica. Al di là della zona neritica c’è la zona oceanica, dove il fondo marino digradante fa un’immersione ancora più ripida e la luce del sole non arriva. In questa zona si possono trovare animali come squali, pesci e balene. Si nutrono di materiali che affondano dai livelli superiori, o si consumano a vicenda. Nelle bocche idrotermali, zone di acqua estremamente calda con molti materiali disciolti permettono a produttori rari e insoliti di prosperare.

Riassunto della lezione

I nostri oceani si sono formati originariamente quando il vapore acqueo rilasciato dai gas vulcanici si è raffreddato e condensato.
Gli oceani hanno l’importante ruolo di aiutare a moderare le temperature della Terra.
Gli oceani sono la casa di un’enorme diversità di vita, e le alghe sono tutti organismi fotosintetici.
I principali elementi disciolti nell’acqua di mare sono cloro, sodio, magnesio, solfato e calcio.
La salinità abituale degli oceani è circa 3,5% o 35 parti per mille.
Alcune regioni in aree di alta evaporazione, come il Mar Morto, hanno salinità eccezionalmente alte.
La zona fotica è lo strato superficiale degli oceani, fino a circa 200m, dove c’è abbastanza luce disponibile per la fotosintesi.
Al di sotto della zona fotica, la maggior parte degli oceani si trova nella zona afotica, dove non c’è abbastanza luce per la fotosintesi.
In media, il fondo dell’oceano è di circa 3.790m, ma ci sono trincee oceaniche profonde fino a 10.910m.
L’oceano ha molte zone biologiche determinate dalla disponibilità di diversi fattori abiotici.
Le zone neritiche sono aree vicine alla costa, compresa la zona intertidale. Le zone oceaniche sono regioni al largo dell’oceano.

Domande di ripasso

Qual era il nome dell’unico continente che si separò per formare gli attuali continenti?
Da quali tre fonti ebbe origine l’acqua sulla Terra?
Quale percentuale della superficie terrestre è coperta dall’acqua?
In che modo gli oceani aiutano a moderare le temperature della Terra?
Con il tempo, gli oceani della Terra sono diventati sempre più salati. Perché?
Qual è la sostanza più comune disciolta nell’acqua dell’oceano?
Che cos’è la densità?

Vocabolario

zona afotica La zona della colonna d’acqua più profonda di 200 m. La luce del sole non raggiunge questa regione dell’oceano. biomassa La massa totale degli organismi viventi in una certa regione. corrente Il movimento dell’acqua in un torrente, lago o oceano. densità Massa per volume. Le unità di misura della densità sono di solito g⁄cm3 o g⁄mL. zona intertidale La parte dell’oceano più vicina alla riva, tra la bassa e l’alta marea. zona neritica La parte dell’oceano dove la piattaforma continentale degrada gradualmente verso l’esterno dal bordo del continente. Una parte della luce solare può penetrare in questa regione dell’oceano. zona oceanica L’oceano aperto, dove il fondo del mare è profondo. Qui la luce del sole non raggiunge il fondo dell’oceano. Pangea Il supercontinente che si è spezzato tettonicamente circa 200 milioni di anni fa, formando i continenti e gli oceani che vediamo oggi sulla Terra. zona fotica La regione più alta della colonna d’acqua, che si estende dalla superficie fino a circa 200 m di profondità. La luce del sole penetra facilmente in questa regione della colonna d’acqua. salinità Una misura della quantità di sale disciolto nell’acqua. colonna d’acqua Una colonna verticale di acqua oceanica, che è divisa in diverse zone secondo la loro profondità.

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