Una raffinata analisi dei campioni di ghiaccio informa la scienza del clima
I campioni di ghiaccio sono l’unica risorsa diretta disponibile per studiare gli eventi climatici del passato. Le particelle intrappolate in sottili strati di ghiaccio offrono indizi sulle trasformazioni atmosferiche durante i precedenti eventi di cambiamenti climatici repentini (ACC, abrupt climate change). Queste informazioni sono essenziali per comprendere le tendenze attuali del riscaldamento globale. L’obiettivo del progetto MICRO-CLIMATE(si apre in una nuova finestra), intrapreso con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie (MSCA)(si apre in una nuova finestra), è stato quello di accoppiare due tecniche di analisi innovative per comprendere meglio ciò che i campioni di ghiaccio hanno da insegnarci. I sistemi di spettrometria di massa al plasma ad accoppiamento induttivo con ablazione laser (LA-ICP-MS) hanno fornito gli strumenti necessari: uno dotato di un’unica grande crio-cella presso il Climate Change Institute nel Maine e l’altro per la mappatura ad alta risoluzione delle impurità 2D nel ghiaccio presso l’Università Ca’ Foscari di Venezia.
Un focus sugli eventi di Dansgaard-Oeschger
Gli eventi di ACC si sono verificati nel corso della storia geologica, ma i meccanismi sottostanti non sono del tutto compresi. È ampiamente accettato che si stia verificando una transizione ACC e che in nessun luogo del pianeta il riscaldamento globale stia accelerando così tanto come nell’Artico. MICRO-CLIMATE si è concentrato in particolare sull’archivio dei ghiacci artici della Groenlandia, che conserva dati risalenti a 115 000 anni fa. Le prove suggeriscono che le rapide fluttuazioni climatiche, caratterizzate come eventi di Dansgaard-Oeschger(si apre in una nuova finestra), si sono verificate decine di volte durante l’ultimo periodo glaciale. Le prove delle fluttuazioni climatiche sono conservate nei campioni di ghiaccio sotto forma di particelle atmosferiche. Studiando queste particelle nelle sottili lastre di ghiaccio che rappresentano gli eventi ACC, MICRO-CLIMATE cerca di capire quali componenti del clima sono cambiati prima e quali dopo. «Uno dei compiti cruciali è capire come le interazioni ghiaccio-impurità possano disturbare i segnali climatici archiviati nel ghiaccio altamente assottigliato. Il campione di ghiaccio della Groenlandia che abbiamo analizzato in MICRO-CLIMATE aveva strati molto assottigliati e quindi ha rappresentato un buon terreno di prova», spiega il coordinatore del progetto Pascal Bohleber.
Due tecniche per una maggiore risoluzione
Gli svantaggi delle tecniche convenzionali per l’analisi dei campioni di ghiaccio includono la distruzione del campione e l’impossibilità di fornire analisi ad alta risoluzione. MICRO-CLIMATE ha unito la spettroscopia crio-Raman e LA-ICP-MS, come descritto nella rivista Geochemistry, Geophysics, Geosystems(si apre in una nuova finestra), per superare questi problemi. La LA-ICP-MS offre un approccio micro-distruttivo e ad alta risoluzione, ma una sfida è evitare interpretazioni errate. Ciò richiede lo studio di come le impurità interagiscono con la matrice del cristallo di ghiaccio. I sistemi complementari utilizzati dal progetto hanno affrontato questo problema. Il sistema LA-ICP-MS nel Maine ha fornito un’elevata produttività di campioni di ghiaccio fino a un metro di lunghezza. Il sistema di Venezia ha fornito una mappatura 2D ad alta risoluzione della posizione delle impurità incorporate nel ghiaccio. Secondo Bohleber, l’uso consecutivo dei due sistemi si è rivelato un approccio efficace, perché entrambi hanno trovato gli stessi segnali nel ghiaccio. «Abbiamo anche investito per testare la calibrazione dei nostri segnali, e queste tecniche di calibrazione sono ancora oggi utilizzate da entrambi i laboratori», rivela. Incorporando i punti di forza di due centri di ricerca, MICRO-CLIMATE indica la strada per studi fruttuosi in futuro. Il progetto si è concluso con un anno di anticipo perché il borsista MSCA ha ricevuto una sovvenzione di consolidamento(si apre in una nuova finestra) dal Consiglio europeo della ricerca. Questo ha ritardato la pubblicazione di tutti i dati raccolti durante il progetto, ma ha portato a un’indagine più dettagliata di un singolo evento ACC. E, come dice l’autore, «la buona notizia è che, poiché la LA-ICP-MS è micro-distruttiva, il ghiaccio è ancora lì e continueremo ad analizzarlo ulteriormente».
