A caccia di aria fossile

Possiamo trovare dei campioni di aria fossile? Quale è il posto migliore dove cercarla? E una volta trovata, che informazioni contiene?

di Stefano Urbini

I campioni di aria fossile più noti sono quelli che si trovano sui ghiacciai perenni . Qui sono rimasti intrappolati nella trasformazione della coltre nevosa in ghiaccio.

Nelle calotte polari di ghiaccio ce n’è in abbondanza, accumulato e depositato qui nell’arco di migliaia di anni senza essersi mai sciolto. Qui prelevando campioni di ghiaccio a diverse profondità è possibile “andare indietro nel tempo”. I ghiacci più profondi e più vicini al substrato roccioso possono essere antichissimi e possono conservare al loro interno polveri, aerosol, isotopi, bolle d’aria e qualunque altra particella presente nell’atmosfera al momento della loro formazione.

Come si raccolgono i campioni?

Per estrarre i campioni a diverse profondità gli scienziati utilizzano sofisticati e costosi macchinari che ritagliano delle carote di ghiaccio, cilindri del diametro di 10 cm e lunghi diversi metri che possono arrivare a profondità considerevoli.

Non tutto il ghiaccio è però adatto per ricavare carote contenente aria fossile. I glaciologi hanno mostrato che il ghiaccio migliore esiste solo in pochissimi posti e quello della calotta antartica è di particolare qualità.

EPICA

Negli anni passati (2004) a Concordia (Antartide) è stata estratta una carota lunga ben 3270.2 m. Ha fornito la più lunga e coerente sequenza temporale oggi disponibile, ben 840.000 anni. Questo esperimento è stato condotto nell’ambito dal progetto EPICA (European Project for Ice Coring in Antarctica) realizzato per la parte italiana dal Programma Nazionale di Ricerca in Antartide (PNRA, finanziato dal Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca) e nel quale l’INGV ha contribuito collaborando alle indagini geofisiche (radar e GPS) propedeutiche alla perforazione e che hanno portato alla scelta del sito.

I campioni di EPICA hanno consentito di studiare in dettaglio i famigerati “gas ad effetto serra” (principalmente metano (CH4) e anidride carbonica (CO₂)) presenti nella nostra atmosfera in varie epoche, permettendo di fare importanti considerazioni sui cambiamenti climatici del passato. Lo studio di questa aria fossile consente di formulare ipotesi sulle conseguenze climatiche future dovute all’immissione antropica dei gas serra nell’atmosfera. Lo studio di questi campioni ha portato alla conclusione che le percentuali di gas serra presenti oggi in atmosfera sono nettamente superiori ai valori registrati nel passato a causa dell’intervento umano, portando dei cambiamenti importanti al funzionamento del sistema climatico terrestre (https://www.nature.com/articles/nature02599).

Occorre investigare ulteriormente e trovare campioni che possano fornire informazioni sul clima, antecedenti a quelli determinati dai campioni di EPICA.

Il futuro

Un team di ricerca europeo è alle prese con un progetto senza precedenti: riuscire a estrarre una carota di ghiaccio che contenga al suo interno intatto il ghiaccio accumulato nell’ultimo milione e mezzo di anni. L’obiettivo è studiare il cambiamento climatico naturale e poi l’impatto dell’uomo. Il progetto di ricerca è  “Beyond Epica – Oldest Ice (BE-OI)” finanziato dalla Comunità Europea (http://www.beyondepica.eu/) e coinvolge 10 paesi e 14 istituzioni europee. L’Italia vi partecipa nell’ambito del PNRA con la partecipazione di scienziati da diverse università italiane (Ca’ Foscari Venezia, Firenze e Milano-Bicocca), dall’Istituto per la Dinamica dei Processi Ambientali del Consiglio Nazionale delle Ricerche (IDPA-CNR) e, naturalmente, dall’INGV.

I nuovi siti di perforazione

Tra vari siti proposti, un buon candidato per la prossima perforazione sembra essere quello che si trova a circa 40 km dal sito di EPICA.

E’ partita quindi l’organizzazione per definire se il sito candidato sarà effettivamente quello in cui gli studiosi effettueranno la trivellazione che porterà alla luce un ghiaccio contenente un’aria fossile risalente a più di un milione di anni fa. Nelle ultime due campagne antartiche organizzate dal PNRA, un campo mobile è stato trasportato ed installato sul nuovo sito destinato alla nuova perforazione.

Sono iniziate così le prime prospezioni geofisiche per la verifica della caratteristiche dello sito (Radar, GPS e misura delle temperatura in foro).

Se queste prime indagini confermeranno la bontà del nuovo sito,  si procederà con delle perforazioni di prova. Infine, se anche questa fase fosse superata, si procederà alla trivellazione vera e propria con l’impiego di speciali attrezzature per estrarre la carota di ghiaccio più antica mai estratta, da analizzare successivamente in laboratorio.

Incrociamo le dita, stay tuned per gli aggiornamenti su questa nuova avventura!