Innovativa tecnologia svizzera per l'analisi dei ghiacci più antichi

Le carote di ghiaccio sono un archivio climatico unico. Grazie a un nuovo metodo sviluppato dai ricercatori dell’Università di Berna e dell’EMPA, le concentrazioni di gas serra nei ghiacci risalenti a 1,5 milioni di anni fa potranno essere misurate in modo ancora più preciso.
Il progetto “Beyond EPICA” dell’Unione Europea, al quale partecipa anche l’ateneo con sede nella capitale svizzera, punta a recuperare questi ghiacci antichi in Antartide.

A Berna la neve che non ti aspetti in una mostra innovativa

Nel 2025 sotto di 2.700 metri nell’ambito del consorzio europeo “Beyond EPICA – Oldest Ice”

La ricerca dei ghiacci più antichi preservatisi sul pianeta Terra ha compiuto un importante passo avanti.
Il progetto “Beyond EPICA – Oldest Ice”, un consorzio europeo che include la Universität Bern, ha completato la seconda stagione sul campo alla fine di gennaio 2023.
La perforazione ha raggiunto una profondità di 808 metri.
L’obiettivo del progetto è guardare indietro nel passato di un milione e mezzo di anni e ottenere dati sull’andamento della temperatura, sulla composizione dell’atmosfera e sul ciclo del carbonio nel corso del tempo.
È necessario raggiungere una profondità di circa 2.700 metri nella calotta antartica e recuperare una carota di ghiaccio.
Se tutto andrà come previsto, ciò dovrebbe avvenire nel 2025.
Soltanto allora seguirà la complessa analisi del ghiaccio più antico contenuto in questi carotaggi, per la quale si stanno attualmente sviluppando nuovi metodi.

Proteggere le acque dell’Antartico e il futuro: le ricerche sul Krill

Al centro lo studio di anidride carbonica (CO2), metano (CH4) e protossido di azoto (N2O)

L’Università di Berna svolge un ruolo cruciale nello sviluppo delle nuove tecnologie di analisi.
Il team guidato da Hubertus Fischer, Professore di Fisica Climatica Sperimentale e membro del Centro Oeschger per la ricerca sui cambiamenti climatici, in collaborazione con l’EMPA, è riuscito a sviluppare una nuova tecnica per misurare congiuntamente i gas serra di anidride carbonica (CO2), metano (CH4) e protossido di azoto (N2O), nonché la composizione isotopica del carbonio della CO2.
Il campione di ghiaccio necessario a questo scopo ha uno spessore di appena un centimetro, dunque davvero molto piccolo, eppure è possibile ottenere la massima precisione nella misurazione.
“Questi sono importanti prerequisiti”, spiega Hubertus Fischer, “per ottenere registrazioni di alta precisione e ad alta risoluzione dal ghiaccio antico richiesto dal progetto Beyond EPICA”.
Nel ghiaccio di 1,5 milioni di anni fa, 15.000-20.000 anni di storia del clima sono compressi in un solo metro di carotaggio, il che pone requisiti completamente nuovi all’analisi dei campioni.
Le carote di ghiaccio sono un archivio climatico estremamente importante, perché soltanto esse contengono l’aria del passato, che ci consente di misurare direttamente le concentrazioni di gas serra del passato.

L’inquinamento nascosto che sta distruggendo i nostri Oceani

Un ricircolo perfetto di preziosi campioni grazie all’inedita estrazione per sublimazione

Il nuovo metodo è stato appena descritto sulla rivista “Atmospheric Measurement Techniques”.
Il gruppo di Berna ha lavorato a stretto contatto con i ricercatori del Laboratorio Federale di Prova dei Materiali e di Ricerca per lo sviluppo tecnico di questo metodo.
Il team guidato da Lukas Emmenegger, Responsabile del Dipartimento “Inquinanti Atmosferici/Tecnologia ambientale” dell’EMPA, ha infatti sviluppato un nuovo spettrometro laser in grado di misurare i gas serra su un campione di appena 1,5 millilitri di aria.
“Raggiungere una precisione così elevata in campioni così piccoli è stato praticamente inimmaginabile per molto tempo. Siamo orgogliosi che ciò consenta di analizzare le preziose carote di ghiaccio”, afferma Emmenegger.
All’Università di Berna, a sua volta, è stato ideato e costruito un nuovo sistema di estrazione per sublimazione, che consente di ottenere campioni d’aria così piccoli in modo continuo e senza contaminazione da una carota di ghiaccio.
“Grazie a questo lavoro pionieristico”, afferma Hubertus Fischer, “sarà possibile effettuare misurazioni dei gas serra con la necessaria precisione e risoluzione temporale in ghiacci davvero vecchi”.

Perché a Bologna l’Università ONU su AI, Big Data e sul clima

L’aria è (ri)congelata a -258 gradi Celsius durante il processo di sublimazione continua

Grazie alla tecnica di sublimazione sviluppata dall’Università di Berna, un campione di ghiaccio può essere trasformato lentamente dall’alto verso il basso dallo stato solido a quello gassoso.
I singoli campioni sono raccolti con una risoluzione centimetrica congelando l’aria a -258°C durante il processo di sublimazione continua.
Questa tecnica garantisce un’efficienza di estrazione del cento per cento.
Un altro vantaggio del metodo: l’aria estratta dai campioni di ghiaccio non è persa durante la misurazione nello spettrometro laser, ma può essere utilizzata per ulteriori analisi successive.
Hubertus Fischer parla di “riciclaggio perfetto” e afferma che “l’enorme quantità di lavoro che dobbiamo dedicare all’analisi non sarebbe mai giustificabile per una carota di ghiaccio ordinaria”.
Lo è invece per il ghiaccio di 1,5 milioni di anni fa, poiché la quantità di acqua raffreddata sino allo stato solido così vecchia è estremamente limitata.
Hubertus Fischer ha ricevuto una sovvenzione per questa ricerca d’avanguardia dal Consiglio Europeo della Ricerca (“ERC Advanced Grant”) e il finanziamento di un progetto dal Fondo Nazionale Svizzero per la ricerca scientifica per realizzare questi sviluppi innovativi.

Un ghiacciaio in Groenlandia per lo svizzero Konrad Steffen

Campagna di perforazione in condizioni climatiche estreme diretta da Hubertus Fischer

Hubertus Fischer è uno dei protagonisti del progetto “Beyond EPICA – Oldest Ice”.
L’analisi delle carote di ghiaccio di questa iniziativa di ricerca dovrebbe contribuire a una migliore comprensione dell’alternanza tra periodi caldi ed ere glaciali.
Circa un milione di anni fa, c’è stato un drammatico cambiamento in questo “tira e molla” climatico, come dimostrano gli studi sui sedimenti marini.
Nel periodo precedente a circa 900.000 anni fa, le ere glaciali e le fasi calde si alternavano ogni quarantamila, in seguito soltanto ogni 100.000 anni.
Il perché di questo cambiamento è un mistero, ma i ricercatori sul clima sospettano che i gas serra, tra le altre cose, abbiano giocato un ruolo cruciale.
Questa ipotesi sarà ora indagata dal carotaggio di ghiaccio in Antartide, che risale a quasi il doppio della più antica carota antartica analizzata finora…
Nella seconda stagione di perforazione del progetto, appena conclusa, il team internazionale ha lavorato per due mesi in condizioni estreme.
L’attività ha subito contrattempi imprevisti, come le riparazioni al sistema di perforazione e i ritardi dovuti alle cattive condizioni meteorologiche. Le trivellazioni sono effettuate in due turni di 16 ore di lavoro.
Il sito di perforazione di Little Dome C si trova a 34 chilometri dalla stazione di ricerca franco-italiana Concordia.
In questa stazione base della spedizione, i due ricercatori bernesi Markus Grimmer e Florian Krauss hanno curato il taglio delle carote di ghiaccio in pezzi trasportabili utilizzando una sega speciale sviluppata dall’Università di Berna.

Svizzera verso misure innovative della radioattività ad alta quota