Al centro della scoperta c’è il sedimento ricco di ferro trasportato nell’oceano dagli iceberg che si staccavano dall’Antartide occidentale.

Il ferro solitamente agisce come un nutriente che supporta la crescita delle alghe. Eppure, quando gli scienziati hanno esaminato un nucleo di sedimenti raccolti nel 2001 dal settore Pacifico dell’Oceano Antartico, recuperato a più di tre miglia sotto la superficie del mare, hanno scoperto che livelli di ferro più elevati non portavano a una crescita più rapida delle alghe.

« Normalmente, un aumento dell’offerta di ferro nell’Oceano Antartico stimolerebbe la crescita delle alghe, che aumenterebbero l’assorbimento oceanico di anidride carbonica », afferma l’autore principale Torben Struve dell’Università di Oldenburg. Struve ha lavorato come ricercatore post-dottorato in visita nel 2020 presso il Lamont-Doherty Earth Observatory, che fa parte della Columbia Climate School.

Perché una maggiore quantità di ferro non ha favorito la crescita delle alghe

Il gruppo di ricerca ha ricondotto questo risultato inaspettato alle proprietà chimiche del sedimento trasportato dagli iceberg. La loro analisi indica che gran parte del ferro era altamente “alterato”, nel senso che aveva subito estese alterazioni chimiche nel corso del tempo. Durante i primi periodi caldi, quando una maggiore quantità di ghiaccio si staccava dall’Antartide occidentale e andava alla deriva verso nord, il ferro che entrava nell’oceano era spesso in questa forma scarsamente solubile.

Poiché le alghe non possono utilizzare facilmente questo tipo di ferro, l’aumento della quantità di ferro non si è tradotto in una crescita biologica più forte.

Sulla base di questi risultati, i ricercatori concludono che la continua perdita della calotta glaciale dell’Antartide occidentale potrebbe ridurre la capacità dell’Oceano Antartico di assorbire anidride carbonica mentre il clima si riscalda.

In che modo il ferro normalmente alimenta l’assorbimento di carbonio

Nelle acque che circondano l’Antartide, il ferro spesso limita la quantità di alghe che possono crescere. Studi precedenti hanno dimostrato che durante i periodi glaciali, forti venti trasportavano polvere ricca di ferro dai continenti nell’oceano. Nelle regioni a nord del fronte polare antartico – un confine dove le acque fredde dell’Antartide incontrano acque più calde a nord – quella polvere ha contribuito a fertilizzare le alghe.

Con l’espansione delle popolazioni di alghe, l’Oceano Antartico ha assorbito più anidride carbonica dall’atmosfera. Questo maggiore assorbimento di carbonio ha contribuito a rafforzare il raffreddamento globale all’inizio dei periodi glaciali.

Il nuovo studio si concentra invece sulle acque a sud del fronte polare antartico. Lì, le prove provenienti dal nucleo di sedimenti mostrano che l’apporto di ferro era maggiore durante gli intervalli caldi piuttosto che durante i periodi glaciali. Le dimensioni e la composizione delle particelle hanno anche rivelato che la principale fonte di ferro non era la polvere, ma gli iceberg staccatisi dall’Antartide occidentale.

« Questo ci ricorda che la capacità dell’oceano di assorbire il carbonio non è fissa », afferma la coautrice Gisela Winckler, professoressa alla Columbia Climate School e geochimica presso l’Osservatorio terrestre Lamont-Doherty.

Segni di importanti perdite di ghiaccio nel passato

I risultati forniscono anche informazioni sulla reattività della calotta glaciale dell’Antartide occidentale all’aumento delle temperature. Struve osserva che diversi studi recenti suggeriscono che in questa regione si sia verificato un ritiro su larga scala durante l’ultimo periodo interglaciale, circa 130.000 anni fa, quando le temperature globali erano simili a quelle osservate oggi.

« I nostri risultati suggeriscono anche che in quel periodo nell’Antartide occidentale andò perduto molto ghiaccio », afferma Struve.

Quando la calotta glaciale, che in alcune aree raggiungeva diversi chilometri di spessore, si disgregò, producendo un gran numero di iceberg. Questi iceberg raschiarono i sedimenti dal substrato roccioso sotto il ghiaccio e li rilasciarono nell’oceano mentre andavano alla deriva verso nord e si scioglievano. Le registrazioni dei sedimenti indicano un’attività particolarmente elevata degli iceberg verso la fine dei periodi glaciali e durante le condizioni interglaciali di picco.

Perché la forma del ferro è importante

« Ciò che conta qui non è solo la quantità di ferro che entra nell’oceano, ma la forma chimica che assume », afferma Winckler. “Questi risultati mostrano che il ferro trasportato dagli iceberg può essere molto meno biodisponibile di quanto precedentemente ipotizzato, alterando radicalmente il modo in cui pensiamo all’assorbimento di carbonio nell’Oceano Antartico”.

I ricercatori suggeriscono che sotto la calotta glaciale dell’Antartide occidentale si trova uno strato di roccia molto antica e fortemente alterata. Ogni volta che la calotta glaciale si ritirava durante i precedenti periodi interglaciali, l’aumento dell’attività degli iceberg trasportava grandi quantità di questi minerali alterati dalle intemperie nel vicino Pacifico meridionale. Nonostante il maggiore apporto di ferro, la crescita delle alghe è rimasta limitata.

« Siamo rimasti molto sorpresi da questa scoperta perché in questa zona dell’Oceano Antartico la quantità totale di ferro immesso non era il fattore di controllo per la crescita delle alghe », afferma Struve.

Cosa significa questo per i futuri cambiamenti climatici

Mentre il riscaldamento globale continua, un ulteriore assottigliamento della calotta glaciale dell’Antartide occidentale potrebbe ricreare condizioni simili a quelle osservate durante l’ultimo periodo interglaciale.

« Sulla base di ciò che sappiamo finora, è improbabile che la calotta glaciale crolli nel prossimo futuro, ma possiamo vedere che il ghiaccio si sta già assottigliando », afferma Struve.

Se il ritiro continua, i ghiacciai e gli iceberg potrebbero erodere più rapidamente gli strati rocciosi esposti agli agenti atmosferici. Questo processo potrebbe ridurre l’assorbimento di carbonio nel settore del Pacifico dell’Oceano Australe rispetto a oggi, creando un feedback che potrebbe intensificare ulteriormente il cambiamento climatico.