Le carote di ghiaccio che ci permetteranno di osservare 1.5

Gli scienziati stanno scavando in profondità nel ghiaccio antartico per comprendere meglio il ruolo svolto dall’anidride carbonica atmosferica nei cicli climatici della Terra.

Muovendosi rapidamente e con attenzione indossando due strati di guanti, Florian Krauss inserisce un cubetto di ghiaccio in un cilindro placcato in oro che si illumina di rosso alla luce del laser di puntamento. Fa un passo indietro per ammirare la macchina, ricoperta di cavi e misuratori, che trasforma il ghiaccio polare in dati climatici.

Se si trattasse di una vera fetta di prezioso ghiaccio dell'Antartide, risalente a milioni di anni fa, e non solo di un cubo di prova, avrebbe sigillato il recipiente di estrazione sotto vuoto e avrebbe acceso il laser principale da 150 watt, facendo lentamente emergere l'intero campione di ghiaccio. sublimare direttamente in gas. Per Krauss, dottorando presso l’Università di Berna in Svizzera, questo ne svelerebbe i segreti, esponendo le concentrazioni di gas serra come l’anidride carbonica intrappolate all’interno.

Per comprendere meglio il ruolo svolto dall’anidride carbonica atmosferica nei cicli climatici della Terra, gli scienziati si sono rivolti da tempo alle carote di ghiaccio perforate in Antartide, dove gli strati di neve si accumulano e si compattano nel corso di centinaia di migliaia di anni, intrappolando campioni di aria antica in un reticolo di bolle che servono come piccole capsule del tempo. Analizzando quelle bolle e gli altri contenuti del ghiaccio, come la polvere e gli isotopi dell'acqua, gli scienziati possono collegare le concentrazioni di gas serra con temperature risalenti a 800.000 anni fa.

L’iniziativa europea Beyond EPICA (Progetto Europeo per il Coring del Ghiaccio in Antartide), giunta al suo terzo anno, spera di riuscire a recuperare il nucleo più antico finora, risalente a 1,5 milioni di anni fa. Ciò estenderebbe le registrazioni climatiche fino alla transizione del Pleistocene medio, un periodo misterioso che segnò un importante cambiamento nella frequenza delle oscillazioni climatiche della Terra: cicli di periodi glaciali e caldi ripetuti.

Perforare con successo un nucleo così vecchio, uno sforzo durato anni, potrebbe essere la parte facile. Successivamente, gli scienziati devono liberare faticosamente l’aria intrappolata dal ghiaccio. Krauss e i suoi colleghi stanno sviluppando un nuovo modo innovativo per farlo.

"Non siamo interessati al ghiaccio in sé, ci interessano solo i campioni d'aria inclusi, quindi dovevamo trovare un nuovo modo per estrarre l'aria dal ghiaccio", afferma.

L’intervento potrebbe abbattere il metano, imitando un fenomeno che potrebbe aver amplificato le ere glaciali. Ma gli scienziati sostengono che occorre ancora fare molta più ricerca di base.

La fusione non è un'opzione perché l'anidride carbonica si dissolve facilmente nell'acqua. Tradizionalmente, gli scienziati hanno utilizzato metodi di estrazione meccanica, macinando campioni di singoli strati di ghiaccio per liberare l’aria. Ma la macinazione del ghiaccio Beyond EPICA nel congelatore dell'università, che viene mantenuto a 50 °C sotto zero, non sarebbe efficace. Il ghiaccio più vecchio nella parte inferiore del nucleo sarà così compresso e i singoli strati annuali così sottili che le bolle non saranno visibili: saranno state pressate nel reticolo dei cristalli di ghiaccio, formando una nuova fase chiamata clatrato. .

"In fondo, ci aspettiamo 20.000 anni di storia del clima compressi in un solo metro di ghiaccio", dice Hubertus Fischer, capo del gruppo scientifico del passato sul clima e sui nuclei di ghiaccio di Berna. Si tratta di un centesimo dello spessore di qualsiasi carota di ghiaccio esistente.

Il nuovo metodo che Krauss e Fischer stanno sviluppando si chiama deepSLice. (Sul lato del dispositivo, proprio sotto le etichette di avvertenza laser, è attaccato un menu della pizza, un regalo di una pizzeria australiana con lo stesso nome.) DeepSLice è composto da due parti. Il dispositivo di estrazione a sublimazione indotta dal laser, o LISE, riempie metà stanza del laboratorio del team. LISE punta continuamente un laser nel vicino infrarosso su una fetta di ghiaccio di 10 centimetri in modo che si trasformi direttamente dallo stato solido allo stato gassoso a pressione e temperatura estremamente basse. Il gas sublimato poi congela in sei tubi metallici ad immersione raffreddati a 15 K (-258 °C), ciascuno contenente l'aria proveniente da un centimetro di nucleo di ghiaccio. Infine i campioni vengono caricati in uno spettrometro di assorbimento personalizzato basato sulla tecnologia laser a cascata quantistica, che spara fotoni attraverso il campione di gas per misurare simultaneamente le concentrazioni di anidride carbonica, metano e protossido di azoto. Un altro grande vantaggio di questo sistema è che richiede molto meno ghiaccio (e lavoro) rispetto al vecchio metodo di analisi, in cui gli scienziati misuravano il metano sciogliendo il ghiaccio (non si dissolve in acqua) e misuravano l’anidride carbonica macinando il ghiaccio.