La memoria più pura e fedele della storia climatica della Terra non è scritta nelle cronache umane, ma sigillata a migliaia di metri di profondità nelle calotte glaciali dei poli. All’interno di minuscole bolle d’aria intrappolate nel ghiaccio compresso da centinaia di millenni riposa l’unico archivio fisico diretto dell’atmosfera del passato: campioni fossili di gas serra, isotopi stabili e polveri che documentano il respiro del nostro pianeta attraverso cicli glaciali e interglaciali. Oggi, mentre la concentrazione atmosferica di anidride carbonica supera stabilmente le 425 parti per milione spingendo il sistema climatico globale in territori inesplorati da milioni di anni, la comprensione di questi archivi naturali diventa un imperativo scientifico per prevedere la traiettoria futura della Terra.
In questo scenario di frontiera della ricerca planetaria si colloca il progetto europeo Beyond EPICA – Oldest Ice, coordinato dall’Istituto di Scienze Polari del CNR. L’obiettivo è quasi vertiginoso: perforare la calotta a Little Dome C, nel cuore del plateau antartico, fino a raggiungere il basamento roccioso a quasi 2.800 metri di profondità, per estrarre una carota continua di ghiaccio risalente a 1,5 milioni di anni fa. Una finestra temporale cruciale per risolvere uno dei più affascinanti enigmi della climatologia: la Transizione del Pleistocene Medio, il momento in cui la ciclicità delle ere glaciali ha mutato bruscamente passo, estendendo la propria periodicità da 41.000 a 100.000 anni.
Per comprendere il valore empirico di queste ricerche, abbiamo intervistato il professor Carlo Barbante, Direttore dell’Istituto di Scienze Polari del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-ISP), Professore Ordinario di Chimica Analitica e Paleoclimatologia all’Università Ca’ Foscari Venezia. Nel corso dell’intervista, Barbante illustra la fisica delle perforazioni a Little Dome C, descrive i meccanismi che hanno regolato il clima quaternario, evidenzia la fragilità delle calotte polari di fronte a incrementi termici anche di un solo grado e smonta alla radice l’argomento retorico del “il clima è sempre cambiato”, spiegando perché la rapidità dell’attuale perturbazione antropica non ha eguali nella memoria del ghiaccio.
La frontiera di Beyond EPICA – Oldest Ice: estrarre 1,5 milioni di anni di storia climatica a Little Dome C. Il progetto europeo Beyond EPICA, da Lei coordinato, punta a raggiungere il basamento roccioso della calotta antartica a Little Dome C per recuperare una carota continua di ghiaccio risalente a 1,5 milioni di anni fa. Quali condizioni glaciologiche, termiche e di accumulo nevoso rendono questo sito unico al mondo per preservare strati temporali così compressi senza che il calore geotermico basale ne abbia fuso il fondo, e quali sfide analitiche comporta l’estrazione di informazioni ad altissima risoluzione da lamine di ghiaccio spesse solo pochi millimetri?
“Il sito di Little Dome C rappresenta un’eccellenza glaciologica unica grazie alla combinazione di bassissimo accumulo nevoso (circa 1,5-2 cm di equivalente in acqua all’anno), elevato spessore della calotta (circa 2.800 metri) e un flusso di calore geotermico basale eccezionalmente ridotto. Quest’ultima condizione è fondamentale, poiché evita che il ghiaccio profondo e più antico fonda a contatto con la roccia sottostante, preservando per quanto possibile intatta la sequenza stratigrafica. Inoltre, la dinamica interna del ghiaccio presso la sommità della grande calotta riduce al minimo le deformazioni orizzontali. Le sfide analitiche per analizzare strati risalenti a 1,5 milioni di anni fa sono straordinarie, poiché il peso dei millenni ha compresso decine di migliaia di anni di storia climatica in strati di ghiaccio di pochi millimetri di spessore. Per estrarre dati ad altissima risoluzione, impieghiamo metodologie all’avanguardia come l’Analisi in Flusso Continuo (CFA) accoppiata alla spettrometria di massa (ICP-MS), in grado di misurare isotopi e microelementi su campioni infinitesimali senza contaminazioni”.
Il mistero della Transizione del Pleistocene Medio (MPT): il ruolo della CO₂ e delle forzanti orbitali. Uno degli obiettivi scientifici primari di Beyond EPICA è far luce sulla Transizione del Pleistocene Medio, avvenuta tra 900.000 e 1,2 milioni di anni fa, quando la ciclicità delle ere glaciali è passata bruscamente da una frequenza di 41.000 anni (guidata dall’obliquità dell’asse terrestre) a cicli più ampi e asimmetrici di circa 100.000 anni (legati all’eccentricità orbitale). Qual è l’ipotesi guida del vostro team sul ruolo svolto dalle concentrazioni atmosferiche di anidride carbonica e dai feedback del ciclo del carbonio in questo cambio di regime, che le forzanti astronomiche di Milanković da sole non riescono a spiegare?
“Durante la Transizione del Pleistocene Medio (MPT), avvenuta tra 900.000 e 1,2 milioni di anni fa, il sistema climatico terrestre ha modificato la periodicità delle glaciazioni da cicli di 41.000 anni a cicli più lunghi e intensi di circa 100.000 anni. Poiché l’inclinazione e la geometria dell’orbita terrestre (teoria di Milanković) non mostrano variazioni drastiche in questo periodo, la causa primaria del cambio di regime deve risiedere nei feedback interni al sistema Terra.
L’ipotesi guida del nostro team pone al centro un calo progressivo delle concentrazioni basali di anidride carbonica atmosferica, integrato da importanti ristrutturazioni nella circolazione oceanica profonda e nella dinamica dei ghiacciai continentali. Un valore inferiore di CO₂ avrebbe raffreddato il pianeta al punto da consentire alle calotte glaciali di sopravvivere ai minimi dell’insolazione estiva, crescendo fino a masse critiche capaci di autoregolarsi su scale secolari più ampie. La carota di Beyond EPICA fornirà la prima misura diretta di CO₂ per quella transizione cruciale”.
Bolle d’aria fossili e gas serra: il confronto tra cicli naturali e perturbazione antropica. L’archivio delle carote di ghiaccio rappresenta l’unica misura fisica diretta della composizione atmosferica del passato. Nella serie storica dell’EPICA Dome C (ultimi 800.000 anni), la CO₂ ha oscillato naturalmente tra circa 180 ppm nei periodi glaciali e 280-300 ppm negli interglaciali caldi, impiegando millenni per compiere queste transizioni. Dal punto di vista della fisica del sistema climatico, come si confrontano questi tassi di variazione naturale con l’impennata contemporanea, che ha spinto la concentrazione oltre le 425 ppm in poco più di un secolo?
“I dati ricavati dalla carota di EPICA Dome C dimostrano che negli ultimi 800.000 anni la concentrazione di CO₂ ha oscillato naturalmente tra un minimo di ~180 ppm durante le fasi glaciali e un massimo di ~280-300 ppm negli interglaciali più caldi. Queste transizioni naturali avvenivano su scale temporali di diversi millenni, con tassi di incremento che raramente superavano i 10-20 ppm per millennio. Al contrario, l’attività antropica ha provocato un balzo da ~280 ppm a oltre 425 ppm in poco più di un secolo. Dal punto di vista della fisica del sistema climatico, non è soltanto il valore assoluto raggiunto a essere eccezionale, ma soprattutto la velocità della perturbazione. Il tasso di aumento attuale è più di cento volte superiore a qualsiasi variazione naturale registrata negli ultimi 800.000 anni. Questa rapidità supera la capacità di assorbimento e di adattamento dei principali feedback naturali, come gli oceani e la biosfera, creando un forte sbilanciamento radiativo”.
Stabilità delle calotte polari, interglaciali caldi (MIS 5e e MIS 11) e tipping point del livello marino. Lo studio dei precedenti periodi interglaciali, come l’Eemiano (MIS 5e, circa 125.000 anni fa) o l’interglaciale lungo del MIS 11 (circa 400.000 anni fa), caratterizzati da temperature polari superiori a quelle attuali, offre analoghi preziosi per valutare la resilienza delle grandi masse glaciali. Cosa ci dicono i dati isotopici e i proxy glaciologici sulla stabilità della calotta dell’Antartide Occidentale (WAIS) e della Groenlandia in condizioni di riscaldamento prolungato, e quali sono i rischi di innescare una perdita di massa irreversibile con conseguente risalita eustatica globale?
“Lo studio dei periodi interglaciali passati, come il MIS 5e (Eemiano, ~125.000 anni fa) e il MIS 11 (~400.000 anni fa), rivela che in presenza di temperature medie polari superiori di 1-2°C rispetto all’era preindustriale, il livello globale dei mari era più alto di diversi metri (tra 6 e 9 metri nel MIS 5e). I dati isotopici e i traccianti geochimici estratti dai ghiacci indicano che sia la calotta groenlandese sia, in particolare, la calotta dell’Antartide Occidentale (WAIS) hanno subito un significativo regresso. La WAIS è particolarmente vulnerabile in quanto gran parte del suo basamento roccioso si trova sotto il livello del mare; questo la espone particolarmente all’instabilità. Il superamento di specifici tipping point termici rischia di innescare un collasso irreversibile e dinamico delle piattaforme di ghiaccio, determinando un aumento del livello del mare di vari metri su scale secolari, con conseguenze catastrofiche per le zone costiere”.
Il progetto Ice Memory: salvare la memoria dei ghiacciai montani prima della cancellazione. Accanto alla ricerca polare, Lei è tra gli ideatori e promotori del programma internazionale Ice Memory, volto a prelevare e custodire in Antartide carote di ghiaccio estratte dalle Alpi (come Colle del Lys, Grand Combin, Marmolada) e dalle vette del pianeta. Con l’innalzamento dello zero termico e la fusione estiva sempre più penetrante, qual è l’esatto meccanismo fisico attraverso cui la percolazione dell’acqua liquida all’interno del firn distrugge irreversibilmente il segnale chimico e isotopico, e quanto tempo rimane prima che questo archivio naturale montano vada completamente perduto?
“Il progetto Ice Memory nasce dall’urgenza di salvare l’archivio scientifico racchiuso nei ghiacciai alpini e montani delle aree non polari. Il meccanismo fisico di distruzione del segnale paleoclimatico risiede nella percolazione dell’acqua di fusione estiva attraverso il firn (la neve densa e porosa che si sta trasformando in ghiaccio). Quando la temperatura superficiale supera lo zero, l’acqua liquida filtra in profondità, rimescolando, diluendo e dilavando le specie chimiche, gli isotopi stabili dell’ossigeno e dell’idrogeno e i traccianti polverosi intrappolati negli strati annuali. Questo processo oblitera del tutto la stratigrafia e cancella la sequenza temporale delle informazioni chimico-fisiche. Nelle Alpi e in molte catene montuose a medie e basse latitudini rimangono pochissimi anni, in alcuni casi solo pochi lustri, prima che l’aumento delle temperature estive comprometta definitivamente l’integrità dei ghiacciai residui, rendendo indispensabile l’estrazione e la conservazione delle carote nel Santuario Antartico”.
Comunicazione scientifica e rigore storico: smontare la retorica del ‘il clima è sempre cambiato’. Uno degli argomenti retorici più diffusi per sminuire la crisi climatica contemporanea consiste nell’invocare i mutamenti naturali del passato geologico della Terra. Lei che il passato climatico lo misura direttamente negli atomi del ghiaccio, quali evidenze ed elementi concettuali ritiene fondamentali per spiegare al grande pubblico che la variabilità paleoclimatica naturale non contraddice affatto l’origine antropica del riscaldamento odierno, ma ne costituisce anzi la prova più rigorosa e allarmante?
“Sostenere che il riscaldamento attuale non sia un problema perché ‘il clima è sempre cambiato’ rivela un fondamentale equivoco logico e scientifico. Lo studio del paleoclima dimostra esattamente il contrario. Il sistema climatico terrestre è estremamente sensibile alle variazioni del bilancio radiativo e della concentrazione dei gas serra. Le variazioni del passato avevano sempre precise cause fisiche naturali (forzanti astronomiche, vulcanismo, riassetti geochimici) e avvenivano su tempi molto lunghi. Oggi osserviamo un riscaldamento globale rapido e simultaneo che si verifica in assenza di forzanti naturali capaci di spiegarlo, ed è perfettamente correlato all’aumento delle emissioni antropiche di gas serra. La paleoclimatologia non nega l’influenza dell’uomo, ma fornisce la prova empirica della straordinaria sensibilità del clima, dimostrando che l’attuale alterazione della composizione atmosferica non ha precedenti nella storia recente della Terra e richiede risposte urgenti”.
I Punti Chiave dell’Intervista
- Little Dome C, scrigno del passato: Le condizioni ideali del sito antartico (accumulo nevoso di appena 1,5–2 cm/anno, calotta di 2.800 metri e calore geotermico basale quasi nullo) preservano intatti gli strati millimetrici di ghiaccio antico, analizzati tramite spettrometria di massa (ICP-MS) e Continuous Flow Analysis (CFA).
- L’enigma del Pleistocene Medio (MPT): Il passaggio avvenuto tra 900.000 e 1,2 milioni di anni fa dai cicli glaciali di 41.000 anni a quelli di 100.000 anni è legato a un calo progressivo della concentrazione basale di CO₂ e a riorganizzazioni oceaniche; Beyond EPICA fornirà la prima misura fisica diretta di questo snodo.
- Velocità record della perturbazione attuale: Negli ultimi 800.000 anni la CO₂ è oscillata naturalmente tra 180 e 300 ppm a tassi di 10–20 ppm ogni 1.000 anni. L’aumento recente fino a oltre 425 ppm è avvenuto a una velocità superiore di oltre cento volte, travolgendo i tempi di risposta della biosfera e degli oceani.
- Instabilità marina dell’Antartide Occidentale (WAIS): Negli interglaciali caldi del passato (MIS 5e e MIS 11), temperature polari superiori di 1-2°C corrispondevano a mari più alti di 6-9 metri, evidenziando l’estrema vulnerabilità della calotta occidentale al superamento dei tipping point termici.
- Ice Memory e la cancellazione degli archivi montani: La percolazione di acqua liquida nel firn distrugge la stratigrafia chimica e isotopica dei ghiacciai alpini. Mancano solo pochi anni prima che la memoria climatica delle medie latitudini vada interamente perduta.
- Paleoclima contro negazionismo: La variabilità climatica del passato geologico dimostra l’elevata sensibilità radiativa della Terra; l’attuale riscaldamento avviene in assenza di forzanti astronomiche o vulcaniche e trova spiegazione unicamente nell’aumento dei gas serra antropici.
L’analisi del professor Carlo Barbante offre una lezione di metodo e di rigore che scuote alla radice le semplificazioni del dibattito climatico. La paleoclimatologia quantitativa, fondata sull’analisi diretta delle carote polari, smantella l’illusione che l’attuale riscaldamento globale possa essere derubricato a un ciclo naturale passeggero. La vera anomalia dell’Antropocene risiede nella rapidità temporale dell’impatto: comprimere in un secolo ciò che la Terra ha impiegato decine di millenni a compiere significa imporre al bilancio energetico planetario una forzante violenta, a cui le grandi masse ghiacciate e la biosfera faticano ad adattarsi.
I dati estratti dai ghiacci profondi evidenziano come una variazione termica media apparentemente modesta a scala globale possa tradursi in riassetti eustatici massicci, con la risalita del livello marino di svariati metri documentata nei precedenti interglaciali caldi. Al contempo, il grido d’allarme lanciato attraverso l’iniziativa Ice Memory ricorda che stiamo perdendo in tempo reale archivi geologici insostituibili lungo l’arco alpino, rendendo imperativo salvare le testimonianze del passato prima che l’innalzamento dello zero termico le cancelli per sempre.
Chi è Carlo Barbante
Carlo Barbante è Professore Ordinario dell’Università Ca’ Foscari Venezia; si occupa da anni di ricostruzioni climatiche ed ambientali e dello sviluppo di metodologie analitiche innovative in campo ambientale e biologico.
Ha partecipato a numerose spedizioni e campagne di prelievo in aree polari e nelle Alpi ed è coordinatore di progetti di ricerca nazionali ed internazionali, nonché autore di oltre 250 pubblicazioni in riviste scientifiche ad alto impatto (h-index 45). Docente di Earth’s Climate alla Ca’ Foscari Harvard Summer School ha recentemente acquisito un prestigioso Advanced Grant dell’European Research Council per lo studio dell’impatto antropico sul clima in epoca pre-industriale. È stato professore distaccato presso l’Accademia Nazionale dei Lincei dal 2012 al 2014 ed è membro eletto dell’Accademia delle Scienze detta dei XL e dell’Istituto Veneto di Scienze Lettere ed Arti. E’ Rappresentante Nazionale nel Comitato di Programma di H2020 su ‘Climate Action, Environment, Raw Material and Resource Efficiency’.