Whisky e carote alla fine del mondo: breve storia della scoperta del cambiamento climatico

Davide Rega per Resilient Gap

Nel 1964 Claude Lorius, glaciologo dell’Università di Grenoble, è a capo di una missione scientifica internazionale a Terra Adelia, in Antartide. È la prima missione del genere a portarsi dietro un macchinario in grado di estrarre cilindri di ghiaccio (carote) da grandi profondità nella calotta polare.

L’idea alla base della missione è molto semplice: ogni anno in Antartide si deposita un certo spessore di neve, che grazie alle temperature molto basse rimane intatta e solida; di conseguenza, scavando nel ghiaccio si può estrarre letteralmente la neve del passato e ottenere tutte le informazioni che porta con sé; scavando molto in profondità si può andare indietro di migliaia, centinaia di migliaia di anni.

Dopo una sessione di scavo (carotaggio) particolarmente difficoltosa, tecnici e ricercatori si concedono un bicchiere di whisky per festeggiare l’arrivo di un nuovo collega australiano; qualcuno avanza l’idea che il ghiaccio, prelevato a 100 metri di profondità, sia costato abbastanza fatica da meritarsi di finire nel loro whisky. A contatto col liquido, più caldo, lo shock termico fa sì che il ghiaccio rilasci le bollicine d’aria intrappolate al suo interno: Lorius in quel momento realizza che quell’aria viene dal passato e che quello è a tutti gli effetti un campione di “atmosfera fossile”.

Allora non sapeva ancora quanto sarebbe stata fondamentale quella semplice intuizione, come ammette lo stesso Lorius nel docufilm che racconta la sua vita e le sue scoperte, La glace et le ciel (Il ghiaccio e il cielo).

https://www.youtube.com/watch?v=og3kdPnz8xw&t=1340s

Oggi siamo consapevoli che alla base della nostra comprensione del cambiamento climatico ci sia proprio la paleoclimatologia, ovvero lo studio delle condizioni atmosferiche del passato attraverso, soprattutto, l’analisi del ghiaccio preistorico.

Da quest’ultimo riusciamo ad ottenere due informazioni più rilevanti di altre: la temperatura e la composizione dell’atmosfera dell’anno corrispondente alla profondità da cui è stato prelevato (vedi approfondimento a fine articolo). Analizzando le bollicine d’aria che fuoriescono dal ghiaccio possiamo scoprire quanta anidride carbonica – CO2, il principale gas serra – fosse presente nell’atmosfera del passato. Il più importante risultato del team di Claude Lorius mette insieme queste due informazioni, temperatura e quantità di CO2, nelle cosiddette curve di Vostok – dal nome della base sovietica dove si svolse la missione di estrazione delle carote di ghiaccio.

Pubblicate nel 1987, le curve di Vostok mostrano l’andamento, appunto, della temperatura e della CO2 presente nell’atmosfera fino a 160’000 anni fa. Nel 1999 uno studio analogo si spingerà fino a 420’000 anni fa, poi nel 2005 fino a 650’000 anni indietro nel tempo; grazie ai cilindri di ghiaccio del progetto europeo EPICA sull’altipiano antartico Dome C, oggi possiamo spingerci fino a 800’000 anni fa.

Il risultato di Vostok viene confermato ogni volta: quando aumenta la CO2 aumenta la temperatura, quando diminuisce l’una diminuisce l’altra. Questo risultato inequivocabile viene unito a quello della curva di Keeling, dal nome dello scienziato americano che dal 1958 misurava attentamente la quantità di CO2 nell’atmosfera dalla base di Mauna Loa, Hawaii.

Il mondo viene scosso dalla constatazione che l’anidride carbonica sta raggiungendo livelli eccezionali per le ultime centinaia di migliaia di anni e, più preoccupante ancora, lo sta facendo a ritmi insolitamente elevati rispetto ai cicli naturali, i gas serra rimangono nell’atmosfera e alzano la temperatura media della Terra. L’uomo influenza il clima del pianeta intero.

Nel 1896 il chimico svedese Svante Arrhenius, premio Nobel nel 1903, aveva già quantificato il contributo dell’anidride carbonica all’effetto serra – pur non usando questo termine – e aveva postulato una correlazione tra la quantità di quel gas e i grandi cicli climatici, l’alternarsi cioè di ere glaciali ed ere più calde (interglaciali). Nello stesso articolo Arrhenius ipotizzò anche che ci fosse una ‘grande probabilità’ che la produzione industriale emettesse quantità di CO2 sufficienti ad influenzare il clima. Ma per provare l’ipotesi di Arrhenius è stato necessario andare ad esplorare alcuni degli ultimi luoghi vergini della Terra, in condizioni di eccezionale difficoltà, andare “là, lontano dal mondo, dove l’esistenza è piena di sfide e di fratellanza”.

Claude Lorius racconta in La glace et le ciel le settimane tra lo sbarco e l’arrivo alle basi nell’entroterra, dentro le cabine dei cingolati al riparo dal vento che toccava i 200 km/h, ma comunque a -18 °C o addirittura con le porte aperte per evitare la condensa ghiacciata; racconta l’ansia di “aver dimenticato qualcosa” una volta al limite del più grande deserto del mondo; parla dei sovietici in cerca del polo magnetico che dovettero dar fuoco ai barili di carburante solidificato, perché questo potesse sciogliersi ed essere utilizzabile; confessa il pensiero di mollare tutto quando due aerei americani si schiantarono appena preso il volo e solo per caso non morì nessuno nei due incidenti consecutivi; e racconta il dolore insopportabile alle mani, quando per alcune operazioni all’aperto i guanti, spessi e ingombranti, andavano tolti.

Com’è vivere in una moderna base in Antartide? Molto più confortevole che negli anni ’50 delle prime missioni. Ce lo spiega il Governo australiano.

Tutto questo per accedere a luoghi unici come la base di Vostok, a 1260 km dalla costa più vicina, dove un livello di precipitazioni basso (20 mm di neve all’anno) e un elevato spessore del ghiaccio (3700 metri) permettono di avere uno spettro di ghiacci preistorici con un’ampiezza di centinaia di migliaia di anni. La base di Vostok è sia il posto della temperatura più bassa mai misurata sulla Terra in natura (-89,2 °C), il posto dove durante i sei mesi di notte polare la temperatura è in media -65 °C e durante il giorno polare -35 °C, sia il luogo di una missione che vede sovietici, americani e francesi collaborare in un momento critico della Guerra Fredda – il 1984 delle Olimpiadi di Los Angeles disertate dalla compagine sovietica.

Paradossalmente, la colonizzazione estrema degli ultimi luoghi ancora da esplorare – l’Antartide, la Luna, il fondo degli oceani – spinta dalla febbre della scoperta del Dopoguerra e dall’idea che fosse possibile un dominio inarrestabile e infinito sulla natura, ha portato in dote all’umanità la consapevolezza di quanto invece la Terra sia finita e fragile. Lo stesso Claude Lorius rapporta le sue scoperte alla famosa foto della Terra scattata nel 1968 dall’Apollo 8 che orbitava intorno alla Luna, la prima a mostrare nitidamente il nostro pianeta come un oggetto finito.

Uno dei primi risultati ottenuti dall’analisi del ghiaccio del passato è l’inaspettata presenza di elementi radioattivi che tipicamente vengono immessi nell’atmosfera dalle esplosioni nucleari. Sembra quindi che i composti prodotti dai test nucleari arrivino alla parte più alta dell’atmosfera e viaggino per tutto il globo, per poi ricadere sul suolo terrestre con le precipitazioni.

La scoperta turba Claude Lorius: “C’è un posto sulla Terra preservato dall’influenza umana?” – si chiede il glaciologo francese – “L’immagine della natura finita e fragile del nostro pianeta mi apparve per la prima volta con una violenza straordinaria”.

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Resilient G.A.P. (Glocal Action Project) è un’associazione studentesca per la coscienza e l’attivismo socio-ambientali. Laica, apartitica e senza fini di lucro, si impegna in ambito divulgativo e nella diffusione di pratiche ecosostenibili.

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Come è possibile sapere a che temperatura media si è depositata la neve del passato?

Per comprendere come funziona il termometro isotopico che ci permette di sapere la temperatura media delle epoche passate, bisogna partire dagli atomi.

Questi sono formati da un nucleo composto di neutroni (nessuna carica) e protoni (carica positiva), e da degli elettroni (carica negativa) che orbitano intorno al nucleo. Gli elementi sono definiti dal numero di protoni (1 per l’idrogeno, 2 per l’elio, 6 per il carbonio, 8 per l’ossigeno, etc.) e, nella forma neutra, hanno un numero uguale di elettroni (le cariche si equilibrano).

Il numero di neutroni, però, non è fisso: la forma più comune dell’idrogeno è quella con zero neutroni, ma ne esiste una con un neutrone (e un protone), chiamata deuterio, quindi più pesante; l’ossigeno solitamente ha 8 neutroni, ma ne esiste una forma più pesante che ne ha 10, chiamata ossigeno 18.

Forme con più o meno neutroni di uno stesso elemento sono chiamati isotopi.

Ora, è stato osservato più volte, sia in Antartide sia in Groenlandia, che nella neve la piccola percentuale di acqua (H2O) che ha un atomo di deuterio o di ossigeno 18 varia con la temperatura: più è caldo, più aumenta la percentuale di atomi più pesanti. La relazione è lineare, una semplice retta, ed empirica (desunta dagli esperimenti), ma può essere spiegata dai complessi modelli della circolazione dell’acqua nei cicli meteorologici.

Chiaramente, l’iniziale semplice legge di Lorius e di altri suoi colleghi è stata via via migliorata, per esempio scoprendo che l’inclinazione di quella retta varia molto a seconda del posto dove viene prelevato il ghiaccio, a causa della distanza dall’oceano.