Da oltre 70 anni la paleoclimatologia si confronta con un mistero affascinante e complesso legato alla ricostruzione delle temperature del nostro pianeta nei millenni trascorsi. Le carote di ghiaccio estratte dalle profondità dell’Antartide rappresentano degli archivi insostituibili per decifrare l’evoluzione del clima terrestre. Eppure, i ricercatori hanno sempre riscontrato un’anomalia nel metodo utilizzato per leggere questi preziosi campioni. Il cosiddetto termometro isotopico, basato sull’analisi della composizione degli isotopi dell’acqua intrappolati nel ghiaccio, presentava un margine di ambiguità: la relazione tra gli isotopi e la temperatura cambiava in modo inaspettato e molto marcato a seconda che venisse misurata nello spazio oppure nel tempo. Oggi, uno studio pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature Geoscience chiarisce definitivamente questo enigma, fornendo alla comunità scientifica un nuovo fondamentale approccio per leggere e comprendere la storia idroclimatica globale.
Un limite metodologico lungo decenni
Fin dagli studi pionieristici condotti negli anni ’50 da Willi Dansgaard e Claude Lorius, gli scienziati si affidano alla composizione isotopica dell’acqua per valutare le temperature delle epoche passate. Il rapporto tra gli isotopi pesanti e quelli leggeri all’interno delle carote di ghiaccio funziona infatti come un vero e proprio paleotermometro. Questo strumento, tuttavia, si scontrava con un’incongruenza: la correlazione tra isotopi e temperatura risultava molto più forte confrontando luoghi diversi, rispetto all’analisi dello stesso luogo in momenti storici differenti. A rendere il quadro ancora più ostico contribuiva la diversità dei metodi di osservazione. Le relazioni spaziali venivano dedotte da campioni di firn (la neve compattata) e di ghiaccio formatisi nell’arco di decenni, mentre le variazioni temporali venivano stimate basandosi su singoli eventi giornalieri di precipitazione. Gli studiosi si domandavano dunque se le discrepanze derivassero dalle tecniche di campionamento o da una caratteristica intrinseca dell’ambiente antartico.
La traversa antartica e le nuove misurazioni
Per sbrogliare la matassa, un team di ricerca internazionale guidato da Mathieu Casado del Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE, CNRS, CEA, UVSQ, Université Paris-Saclay) ha impiegato metodologie di ultima generazione. Utilizzando la spettroscopia ad assorbimento laser, il gruppo ha misurato in tempo reale gli isotopi del vapore acqueo nel corso di una traversa di ben 3.500 chilometri attraverso l’Antartide orientale.
“Questa campagna ci ha permesso di raggiungere aree dell’Antartide orientale ancora poco esplorate dal punto di vista glaciologico e atmosferico, raccogliendo campioni e dati preziosi per comprendere meglio i processi che regolano il clima polare”, afferma Andrea Spolaor del Cnr-Isp di Venezia, che ha partecipato alla traversa. “Poter osservare direttamente come varia la composizione isotopica del vapore acqueo lungo un percorso così esteso ci ha dato un’opportunità unica: collegare le misure sul campo alle precipitazioni, alla neve superficiale e ai modelli climatici, mettendo insieme elementi che finora erano stati analizzati separatamente. È proprio questa integrazione che ci ha aiutato a capire meglio l’origine delle differenze tra le relazioni isotopi-temperatura nello spazio e nel tempo”.
Distillazione e percorsi dell’umidità
Combinando i rilevamenti della traversa con le simulazioni dei modelli climatici e con i dati di stazioni fisse (su precipitazioni, vapore acqueo e neve superficiale), la squadra di scienziati ha individuato i precisi meccanismi fisici in gioco. Le variazioni sono dettate principalmente dalla circolazione atmosferica su larga scala e dai movimenti dell’umidità. Spostandosi dalla costa verso le gelide zone interne del continente, l’umidità va incontro a un processo di distillazione che ne altera la composizione isotopica. Questa dinamica cambia in base all’area geografica, risultando meno influenzata dal semplice scorrere del tempo in un punto fisso. Il team ha così delineato un quadro concettuale basato sulle rotte dell’umidità che viaggia dalle basse latitudini fino ai poli.
“Le quote più elevate dell’altopiano antartico sono collegate a regioni sorgenti dell’umidità più lontane”, spiega Barbara Stenni, professoressa dell’Università Ca’ Foscari Venezia e coautrice dello studio. “Poiché l’umidità che raggiunge le aree più elevate compie un percorso più lungo nel ciclo dell’acqua, osserviamo una maggiore sensibilità tra rapporto isotopico e temperatura. Questo ci permette di spiegare perché la relazione isotopi-temperatura nello spazio differisca da quella osservata nel tempo e di calibrare meglio il paleotermometro isotopico. È un risultato importante perché consente di interpretare con maggiore sicurezza i dati delle carote di ghiaccio e apre nuove prospettive per comprendere il ruolo dell’Antartide nella storia climatica della Terra e nei cambiamenti climatici globali”.
Una rete globale per la scienza del clima
La scoperta è il frutto del progetto East Antarctic International Ice Sheet Traverse (EAIIST), una grande iniziativa supportata da istituzioni di Francia, Italia, Australia, Stati Uniti, Giappone, Germania, Belgio e Irlanda. L’apporto italiano è stato fondamentale. Barbara Stenni, responsabile scientifica per l’Italia del progetto EAIIST, e Giuliano Dreossi dell’Università Ca’ Foscari, hanno gestito l’analisi delle precipitazioni antartiche presso la base Concordia, raccolte nell’ambito del progetto PNRA AIR-FLOC. Agnese Petteni, che ha da poco conseguito il dottorato in Scienze Polari a Ca’ Foscari, ha incrociato questi dati con le informazioni di Mathieu Casado per ricostruire il clima degli ultimi due secoli partendo dai campioni prelevati durante la spedizione. In Italia, le attività di questa imponente ricerca sono state finanziate dal Programma Nazionale per la Ricerca in Antartide (PNRA).
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