Cicli di Milanković: come l'orbita della Terra ha guidato le ere glaciali per 2,6 milioni di anni

Nel 1914 un ingegnere serbo di trent'anni di nome Milutin Milanković fu arrestato come cittadino nemico mentre era in luna di miele in Slovenia. Trasferito a Budapest, gli fu concesso di lavorare alla biblioteca dell'Accademia Ungherese delle Scienze. Per i quattro anni successivi, mentre l'Europa si scannava nelle trincee, Milanković riempì decine di quaderni di calcoli a mano: voleva sapere quanta radiazione solare cadeva su ogni latitudine della Terra a ogni epoca della sua storia. Il risultato è una delle teorie più audaci della scienza del Novecento: le ere glaciali sono governate da tre lievissime oscillazioni dell'orbita terrestre, oggi note come cicli di Milanković.

Tre orologi cosmici, tre periodi diversi

Il primo orologio è l'eccentricità: l'orbita della Terra non è una circonferenza perfetta, è un'ellisse che si schiaccia e si allarga in un ciclo di circa 100.000 anni. Quando l'eccentricità è massima (oggi è di soli 0,0167) la distanza Terra-Sole varia del 5 per cento tra perielio e afelio, e la radiazione solare totale varia in modo corrispondente. Il secondo è l'obliquità: l'inclinazione dell'asse di rotazione rispetto al piano dell'eclittica oscilla tra 22,1° e 24,5° con un periodo di circa 41.000 anni; oggi è 23,44° ed è in lenta diminuzione. Maggiore è l'obliquità, più marcata è la differenza tra inverno ed estate, soprattutto alle alte latitudini.

Il terzo orologio è il più sottile: la precessione degli equinozi. L'asse terrestre disegna nello spazio un cono che si chiude ogni 26.000 anni, ma combinato con la rotazione dell'orbita stessa produce un effetto climatico con periodo medio di 23.000 anni. Determina quando nell'anno orbitale capitano i solstizi: tra 11.000 anni l'estate boreale cadrà al perielio anziché all'afelio, e questo significherà estati più calde e inverni più freddi rispetto a oggi nell'emisfero nord.

Pubblicato a Belgrado, ignorato per mezzo secolo

Milanković pubblicò la sintesi completa nel 1941, sotto le bombe tedesche, in un volume di 626 pagine intitolato Kanon der Erdbestrahlung und seine Anwendung auf das Eiszeitenproblem. La data e il luogo della pubblicazione contribuirono a far sparire il libro dai radar internazionali: la teoria fu accolta con scetticismo durante gli anni Cinquanta e ridicolizzata da gran parte dei geologi anglosassoni, che credevano in un'origine puramente terrestre delle glaciazioni. Per trent'anni i cicli di Milanković restarono un'ipotesi marginale.

1976, la carota che ribaltò la geologia

Il colpo decisivo arrivò il 10 dicembre 1976 con un articolo apparso su Science, intitolato senza fronzoli Variations in the Earth's Orbit: Pacemaker of the Ice Ages. Gli autori erano James D. Hays della Columbia University, John Imbrie della Brown e Nicholas Shackleton di Cambridge. Avevano analizzato due carote di sedimenti oceanici prelevate nell'Oceano Indiano meridionale, le sigle V28-238 e V28-239, lunghe rispettivamente 15 e 10 metri e contenenti un archivio continuo degli ultimi 450.000 anni. Misurando il rapporto isotopico δ¹⁸O nei gusci dei foraminiferi e l'abbondanza dei radiolari Cycladophora davisiana, ricostruirono temperatura e volume dei ghiacci marini.

Quando applicarono l'analisi di Fourier ai dati, trovarono tre picchi netti: a 100.000, 41.000 e 23.000 anni. Esattamente le tre frequenze previste da Milanković. «I cambiamenti dell'orbita», concludevano gli autori, «sono la causa fondamentale della successione delle ere quaternarie». Lo studio originale è ancora consultabile sul sito di Science ed è considerato uno degli articoli più importanti della paleoclimatologia.

Cosa accende davvero un'era glaciale

L'innesco non è la radiazione totale annuale (che varia di poche frazioni di per cento) ma l'insolazione estiva alle alte latitudini settentrionali, intorno ai 65° N. Quando l'estate boreale è particolarmente fresca, la neve caduta in inverno non si scioglie completamente; col passare dei millenni si accumula, si compatta in ghiaccio e l'albedo del pianeta aumenta, raffreddandolo ulteriormente in un meccanismo di retroazione positiva. Lo spiega in modo accessibile la voce divulgativa di Wikipedia dedicata ai cicli, che riassume oltre quarant'anni di letteratura.

Tra le scoperte più recenti c'è il cosiddetto «problema dei 100.000 anni»: per gli ultimi 800.000 anni le glaciazioni hanno avuto periodo di 100.000 anni, sincronizzandosi con l'eccentricità, ma prima del Pleistocene Medio (circa 1,2 milioni di anni fa) i cicli erano dominati dall'obliquità a 41.000 anni. Nature ha pubblicato negli anni 2020 vari studi su questa transizione, attribuita all'interazione tra orbita, copertura nevosa e ciclo del carbonio. Un articolo del 2025 su Nature Geoscience, ripreso anche dall'ESA, mostra come la combinazione di eccentricità minima e bassa obliquità ci collochi oggi all'inizio di una nuova fase fredda «naturale» — solo che il riscaldamento antropogenico la sta sopprimendo.

Marte, le calotte e il futuro

I cicli orbitali non valgono solo per la Terra. Marte ha un'obliquità che oscilla in modo molto più estremo, tra 14° e 47°, e le sue calotte polari registrano cicli alla Milanković con strati alternati di polvere e ghiaccio osservati dalla sonda Mars Reconnaissance Orbiter della NASA. Comprendere come si comportano i nostri vicini planetari aiuta a calibrare i modelli per la Terra: la scienza che è nata in una cella d'isolamento a Budapest oggi viene confrontata con dati di un pianeta diverso.

Milanković morì a Belgrado nel 1958, a 79 anni, senza sapere quanto sarebbe stato vendicato dai foraminiferi del Pacifico. Oggi un cratere lunare e uno marziano portano il suo nome, e ogni volta che leggiamo che le ere glaciali sono regolate dall'orbita della Terra stiamo citando, di seconda mano, i suoi quaderni del 1914.