Il progetto PolarInsubria e la ricerca internazionale: il prof. Mauro Guglielmin racconta le sfide del monitoraggio climatico, della fusione del permafrost e il legame inaspettato tra ghiacci terrestri e geologia marziana.
Sogni Polari
Il richiamo verso le terre polari, in particolar modo l’Antartide, ha segnato profondamente il percorso di Mauro Guglielmin; geologo, ricercatore e professore ordinario presso l’Università dell’Insubria. La sua carriera nasce sulle Alpi, ma ben presto si espande verso regioni più remote: dall’Alaska, passando anche per l’Artico canadese e norvegese. In questi ambienti estremi ha trovato il terreno ideale per sviluppare una linea di ricerca di grande rilevanza globale: lo studio del permafrost.
Si definisce “permafrost” qualsiasi materiale (roccia, sedimento, suolo) che rimane a temperatura inferiore di 0°C per almeno 2 anni consecutivi. In particolare, esso è costituito da diversi elementi caratterizzanti quali uno “strato attivo” soggetto a congelamento e scongelamento annuo; e i “talik” cioè strati di terreno scongelato.
Come spesso accade nella ricerca, avere una rete di collaborazioni solide e internazionali per lo sviluppo è un tema centrale, specialmente quando si tratta dello studio di aree del pianeta così delicate e geograficamente distanti. Questo percorso di cooperazione prende forma già nel 2008, quando Guglielmin partecipa al convegno internazionale sul permafrost a Fairbanks, avvicinandosi ulteriormente alla realtà artica. Da quell’esperienza nasce un lungo viaggio scientifico e umano, che si tradurrà nel 2023 con il progetto PolarInsubria. Grazie a questa iniziativa, oggi più di venti persone collaborano attivamente alla ricerca presso la stazione di Toolik.
Monitoraggio e PolarInsubria
Estendendosi in diverse regioni del nostro Pianeta, dall’Antartide alle regioni artiche, il permafrost risulta un fenomeno chiave per la comprensione dell’ambiente terrestre. Regioni diverse indicano inoltre condizioni ambientali variegate: è proprio per questo che esso si presenta con parametri variabili, così da potersi formare anche in zone temperate quali le nostre Alpi, favorito dalle basse temperature presenti nelle aree più elevate. Inoltre, la copertura nevosa e le caratteristiche della vegetazione contribuiscono a determinarne la presenza, la stabilità e la temperatura del suolo.
Questa diversità si riflette nelle temperature del terreno e nello spessore dello strato attivo, ovvero la porzione superficiale che in estate supera gli 0 °C. Anche in superfici ridotte, come i 500 × 500 metri monitorati in alcuni siti quali la Stazione di Toolik con la quale collabora l’Università dell’Insubria, si rilevano differenze significative. Dalle analisi, lo strato attivo può misurare circa 1 metro in un punto e appena 0,5 metri a poche decine di metri di distanza. Tali variazioni condizionano profondamente la vegetazione e la distribuzione di sostanze chimiche, che tendono ad accumularsi a profondità diverse a seconda dello spessore dello strato attivo.
Nell’ambito del progetto PolarInsubria, si è mostrato ad esempio come i flussi di carbonio e metano possano variare notevolmente in base alle comunità vegetali e alle proprietà del permafrost. Anche la presenza o l’assenza di permafrost al di sotto dei ghiacciai, fenomeno tipico di diverse regioni artiche, gioca un ruolo determinante nel controllo delle dinamiche idrologiche e geomorfologiche, influenzando lo scorrimento glaciale e i processi di fusione.
Brine: da noi a Marte
Lo studio del nostro Pianeta presenta una quantità inquantificabile di connessioni: tra campi di studio convenzionalmente separati, come le scienze della Terra e la biologia, a legami anche esterni a quelli della Terra in senso stretto. Il contributo alla ricerca del Professor Guglielmin mostra ancora una volta come la scienza si fondi su un intreccio di fili che tessono una trama unica e complessa.
Immaginiamo di trovarci sul fondo di un lago artico: saremmo immersi in acqua allo stato liquido, se non per uno spesso strato di ghiaccio superficiale dato dalla rigidità delle temperature invernali. E’ proprio in queste condizioni che può entrare in gioco un fenomeno chiamato frazionamento. L’acqua più ricca di sali, come solfati di calcio e magnesio, risulta infatti più densa e tende a rimanere sul fondo del lago.
Da lì può migrare lateralmente verso il permafrost circostante, penetrandolo e dando origine a “talik intrapermafrost”, cioè zone di suolo scongelato racchiuse all’interno del permafrost stesso. In alcuni casi si possono formare anche “closed talik”, ovvero porzioni di terreno non congelato e totalmente isolate dal permafrost circostante, situati sotto laghi permanentemente congelati o in bacini lacustri prosciugati.
Questo processo favorisce la formazione delle brine (ovvero salamoia), soluzioni altamente saline che si sviluppano grazie alla combinazione tra elevata salinità e basse temperature tipiche degli ambienti artici. Il sistema è dinamico e in costante evoluzione: acqua, sali e temperatura interagiscono continuamente alla ricerca di un nuovo equilibrio. Si tratta di fenomeni diffusi e di grande rilevanza per la comprensione degli ecosistemi polari.
E’ un tema particolarmente interessante non solo per l’impatto che presenta sul funzionamento del nostro Pianeta, ma anche per il contributo che dà all’ecosistema locale. Risulta infatti essenziale per lo sviluppo di funghi, lieviti e batteri di queste aree così delicate ed è possibile possa riguardare anche altri Pianeti del nostro Sistema solare. Secondo alcuni recenti studi, l’acqua rilevata su Marte potrebbe infatti essere anch’essa riconducibile a brine.
Se così fosse, sarebbe naturale il sorgere di una domanda: la presenza di queste soluzioni saline potrebbe influenzare o addirittura sostenere forme di vita non solo terrestri, ma anche marziane?
Elena Ciavarelli
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