RICERCA ITALIANA     

ANDRILL: una perforazione nel passato per meglio comprendere il clima del futuro

Molti studiosi ritengono che l’incremento delle emissioni di gas serra nell’atmosfera sta portando ad un graduale riscaldamento del nostro Pianeta. Dall’inizio del XX secolo ad oggi il riscaldamento è stato di circa 0.7°C, ma la proiezione per i prossimi 100 anni è di almeno 1-3°C (rapporto IPCC-Intergovernmental Panel on Climate Change). In quest’ottica, è importante tenere sotto controllo gli effetti di questo riscaldamento ai poli poichè queste regioni sono quelle che risentono maggiormente delle variazioni climatiche. La temperatura sul continente antartico è particolarmente bassa a causa di un’estesa calotta di ghiaccio che è presente, nella sua forma attuale, da almeno 15 milioni di anni. Se, per un progressivo aumento della temperatura, entrambe le calotte polari si sciogliessero completamente, si verificherebbe una risalita del livello medio degli oceani di circa 70 metri con devastanti effetti sulle area costiere del nostro Pianeta; anche scioglimenti parziali avrebbero ripercussioni così importanti da rivoluzionare il mondo come lo conosciamo in termini geografici, sociali ed economici.
La simulazione di ciò che potrebbe accadere alla calotta polare a causa del progressivo aumentare della temperatura è oggi effettuata con modelli matematici particolarmente complessi, e sviluppati con l’ausilio di super calcolatori. Questi modelli climatici possono essere verificati studiando cosa accadde nel lontano passato, quando l’Antartide era senza una calotta estesa ed iniziarono a svilupparsi i primi ghiacciai. Le informazioni su queste antiche variazioni del clima sono racchiuse negli strati sedimentari profondi che si trovano oggi sul continente antartico o sotto al fondale marino che lo circonda. In un continente che è ricoperto al 98% da una estesa coltre di ghiaccio, l’unico modo per accedere a questo archivio naturale e spingersi molto indietro nel passato geologico è quello di ricorrere all’ausilio di perforazioni profonde.

Il programma ANDRILL

Dopo una pianificazione durata quasi sette anni, Germania, Italia, Nuova Zelanda e Stati Uniti hanno posto le basi per l’ambizioso programma di perforazioni profonde in Antartide, denominato ANDRILL (ANtarctic geologic DRILLing). Il programma, che per la parte italiana è sotto l’egida del Programma Nazionale di Ricerche in Antartide (PNRA) e del Ministero dell’Università e della Ricerca Scientifica (MURST), è mirato a perforare aree chiave lungo il margine continentale. L’obiettivo principale è la definizione della cronologia di dettaglio e la natura delle prime fasi di sviluppo della glaciazione continentale. Nella fase attuale del programma, sono stati completati i primi due progetti di perforazione (MIS e SMS), entrambi situati nella regione del McMurdo Sound (Mare di Ross).

Estate Australe 2006-2007: la perforazione MIS (McMurdo Ice Shelf)

Durante l’estate australe 2006-2007 è stato perforato il primo dei pozzi previsti dal progetto ANDRILL. Alla prima fase di perforazione di ANDRILL ha partecipato un gruppo di ricerca italiano che comprendeva sei studiosi di Istituti di Ricerca (Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia e ISMAR-CNR, Bologna) e Università (Università di Milano-Bicocca, Università di Parma, ed Università di Siena) ed un insegnante di scuola superiore. Il pozzo MIS è stato perforato a pochi chilometri dalle basi permanenti di McMurdo (Stati Uniti) e Scott (Nuova Zelanda) nella baia di McMurdo nel Mare di Ross a 77°53 Latitudine Sud e 167°10 Longitudine Est. La perforazione è stata effettuata utilizzando un sistema di carotaggio comunemente utilizzato nell’industria mineraria opportunamente adattato ai requisiti scientifici di ANDRILL ed alle condizioni ambientali estreme che si trovano in Antartide. Si trattava infatti di raggiungere il fondo marino passando attraversando prima di tutto la piattaforma di ghiaccio di Ross, una struttura semi-permanente spessa circa 85 metri e galleggiante, al sito prescelto, sul mare di Ross qui profondo oltre 850 metri. Il 26 Dicembre 2006 è stata raggiunta la profondità record di 1284.87 metri sotto il livello del mare.
Lo scopo principale della perforazione MIS era quello di evidenziare in epoca antecedente alla nostra, nel Plio-Pleistocene, potenziali collassi repentini del WAIS e cioè della calotta occidentale dell’Antartide e della piattaforma di ghiaccio di Ross (Ross Ice Shelf). Le carote del pozzo MIS coprono gli ultimi milioni anni di storia climatica antartica, arco temporale cruciale per comprendere l’evoluzione della calotta glaciale del Polo Sud, uno dei motori climatici del nostro Pianeta. Secondo le prime stime, sembrerebbe che la piattaforma di ghiaccio di Ross si sia parzialmente ritirata ed espansa ciclicamente circa 50 volte negli ultimi 5 milioni di anni. Questa estrema dinamicità dei ghiacci antartici per cause naturali è per certi versi sorprendente e bisogna comunque tenerne in debito conto per i risvolti pratici sulle variazioni di livello marino. Se è infatti assodato che queste forti fluttuazioni della configurazione passata della calotta dell’Antartide non è imputabile all’uomo, suggeriscono al tempo stesso un’estrema cautela per evitare di interferire su questi processi naturali, magari accelerandoli. Sono attualmente in corso le ricerche e gli studi sui sedimenti perforati nel pozzo MIS.

Estate Australe 2007-2008: la perforazione SMS (Southern MacMurdo Sound Project)

Dalla metà di Ottobre agli inizi di Dicembre 2007 è stato perforato il secondo dei pozzi previsti dal progetto ANDRILL. La perforazione SMS (Southern MacMurdo Sound Project) è stata effettuata sempre nella baia di McMurdo (a circa 25 km dalla base americana) ma questa volta le 40 tonnellate della piattaforma di perforazione con annessi laboratori è stata posizionata sul ghiaccio marino stagionale (sea-ice), spesso circa 8,5 metri e galleggiante sul Mare di Ross qui profondo quasi 400 metri. La perforazione di quest’anno era particolarmente importante anche perchè era uno dei progetti di ricerca dell’Anno Polare Internazionale (IPY), iniziato nel Marzo 2007 e quarto della serie dopo quelli del 1882-83, 1932-33 e 1957-58.
Grazie all’attività di coordinamento dei due direttori del progetto, Fabio Florindo dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Roma, e David Harwood dell’Università del Nebraska-Lincoln, e al lavoro di un’equipe internazionale composta da oltre 80 persone tra scienziati (8 italiani), ingegneri, tecnici, studenti ed insegnanti (un italiano), è stata consegnata alla comunità scientifica mondiale una suite di sedimenti dello spessore di circa 1150 metri (percentuale di recupero del 98%) assolutamente straordinaria che permetterà di dare una visione di estremo dettaglio la storia delle fluttuazioni del clima in Antartide nel corso degli ultimi 20 Milioni di anni. Uno degli obiettivi principali di questa perforazione era lo studio di un intervallo di tempo compreso tra 17 a 14 milioni di anni fa, quando il sistema climatico globale ha avuto una transizione fondamentale passando da una fase calda nota come “warm climate optimum” all’inizio di un progressivo raffreddamento che ha portato alla formazione di una copertura glaciale quasi permanente nell’Antartide orientale. I risultati preliminari emersi dallo studio dei fossili e dei sedimenti perforati indicano, per questa regione, la persistenza di condizioni climatiche ben diverse dall’attuale e molto simili a quelle dell’America del sud o dell’Alaska.
Vale la pena di sottolineare che oltre al contingente di tecnici e scienziati dislocati in Antartide lo studio delle carote ANDRILL coinvolgerà inoltre un elevato numero di studiosi di atenei ed istituti di ricerca italiani.


(Testo di Fabio Florindo, Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia - Roma)