Nel marzo 2002, quando le immagini satellitari hanno mostrato che 1300 miglia quadrate della piattaforma di ghiaccio Larsen B dell'Antartide, una lastra più grande dello stato del Rhode Island, si erano frammentate in una massa di blocchi di ghiaccio galleggianti, gli scienziati hanno iniziato a vedere le regioni polari della Terra in un modo nuovo.

"Improvvisamente la possibilità che il riscaldamento globale potesse causare un rapido cambiamento nel gelido mondo polare era reale, " disse il geofisico polare Robin Bell, scienziato capo per il ghiaccio che cambia, Iniziativa Changing Coastlines al Lamont Doherty Earth Observatory della Columbia. Quando Larsen B si ruppe, i ghiacciai che alimentavano la piattaforma di ghiaccio iniziarono a scivolare più rapidamente in mare, aggiungendo al suo volume. "Per molto tempo la gente non ha pensato che le banchise fossero importanti, ma quando Larson B si è rotto e abbiamo visto i flussi di ghiaccio accelerare, sapevamo che erano importanti".

In risposta, Bell e i suoi colleghi hanno sviluppato un progetto per monitorare il blocco di ghiaccio galleggiante più grande del mondo. Per due anni, il progetto Rosetta-Ice ha sorvolato il Ross Ice Shelf in Antartide, assemblando una visione senza precedenti della sua struttura e suggerimenti su come tale struttura sta cambiando nel tempo. Rosetta volerà per l'ultima volta questo autunno, ma l'eredità scientifica del progetto continuerà a prosperare per i decenni a venire.

Perché gli scaffali di ghiaccio sono importanti?

Le grandi calotte di ghiaccio che ricoprono la Groenlandia e l'Antartide trattengono abbastanza acqua per aumentare il livello globale del mare di oltre 200 piedi. Per contesto, un terzo della popolazione mondiale vive a circa 300 piedi dal livello del mare, e molte delle più grandi città del pianeta sono situate vicino a un oceano. Le piattaforme di ghiaccio, piattaforme galleggianti di ghiaccio, aiutano a trattenere le calotte di ghiaccio in modo sicuro a terra.

Il Ross Ice Shelf copre un'area grande quanto la Francia, misura poche centinaia di metri di spessore e svolge un ruolo fondamentale nel mantenimento della calotta glaciale dell'Antartico occidentale, rafforzando il ghiaccio che si muove costantemente sulla superficie terrestre. Dove le calotte glaciali dell'Antartico orientale e occidentale sfociano nel mare, ghiacciai e correnti di ghiaccio si uniscono per formare la piattaforma di ghiaccio. Mentre il ghiaccio continua a scorrere, l'acqua di mare può provocare lo scioglimento e il ricongelamento alla base del ripiano. Nella parte anteriore della piattaforma di ghiaccio, gli iceberg si staccano, lasciando una scogliera di ghiaccio che arriva fino a 50 metri sopra la superficie del mare. Queste interazioni tra oceano, ghiaccio e roccia sollevano molte domande a cui il team Rosetta spera di rispondere.

banchi di ghiaccio, come iceberg, sono principalmente sotto la linea di galleggiamento. Ciò significa che la maggior parte dello scaffale non è visibile ad occhio nudo. Dieci anni fa, gli scienziati volevano trovare un modo per studiare come il ghiaccio, oceano, e la terra sottostante interagiscono in modo da poter identificare potenziali cambiamenti nella piattaforma di ghiaccio dovuti al cambiamento climatico. Così Bell e un collega hanno sviluppato l'idea per un progetto che avrebbe raggiunto quel livello di comprensione del Ross Ice Shelf. Al tempo, le sofisticate apparecchiature necessarie per tracciare sopra e scavare sotto e all'interno della piattaforma di ghiaccio dovevano ancora essere sviluppate.

Le cose sono cambiate con l'American Recovery and Reinvestment Act del 2009. Il team di Bell ha ricevuto una sovvenzione multimilionaria per sviluppare IcePod, un sistema di imaging del ghiaccio integrato in grado di misurare in dettaglio sia la superficie del ghiaccio che il letto di ghiaccio. Il sistema è racchiuso in un pod montato sulla porta posteriore di un aereo. Il pod è dotato di strumenti che raccolgono una serie di misurazioni e viene utilizzato per missioni di routine e mirate in Antartide e Groenlandia. Con la capacità di raccogliere regolarmente dati simultanei sulla variazione del volume del ghiaccio e sui processi sottostanti, IcePod consente ai ricercatori di esaminare non solo "quanto velocemente" stanno cambiando le calotte glaciali, ma "perché".

"Rendendo conto che ora avevamo gli strumenti, abbiamo messo insieme un progetto e siamo diventati la prima squadra a studiare sistematicamente il Ross Ice Shelf in 50 anni, " disse Bell.

Il progetto Rosetta-Ice, chiamato per la pietra enigmatica contenente un decreto scritto in tre lingue che ha portato alla decodifica dei geroglifici egizi, è un grande progetto multidisciplinare e multi-istituzionale con diversi obiettivi principali legati a diverse parti del sistema della piattaforma di ghiaccio. La squadra di Rosetta, che include scienziati di Lamont, Scripps Istituto di Oceanografia, Collegio del Colorado, Ricerca sulla Terra e lo Spazio, e la scienza GNS della Nuova Zelanda, ha ricevuto finanziamenti dalla Gordon and Betty Moore Foundation, la Fondazione Nazionale della Scienza, la Fondazione Old York, e sostenitori del crowdfunding per studiare come il ghiaccio, oceano, e il terreno sottostante interagiscono. I risultati del progetto aiuteranno a determinare la stabilità delle calotte glaciali che scorrono nella piattaforma di ghiaccio.

Vedere attraverso il ghiaccio

Gli strumenti di IcePod includono due radar per l'immagine attraverso il ghiaccio, lidar per misurare la superficie del ghiaccio, telecamere per immagini di superficie, e un magnetometro per comprendere meglio la tettonica e l'origine del letto sotto la piattaforma di ghiaccio. Insieme agli strumenti IcePod, il progetto utilizza gravimetri per sviluppare una mappa della profondità del fondale marino sotto la piattaforma di ghiaccio. La gravità è un dato fondamentale in questo progetto, poiché il radar non è in grado di visualizzare immagini attraverso l'acqua sotto la piattaforma di ghiaccio.

"Il progetto è molto simile alla Stele di Rosetta, " ha detto la scienziata polare Lamont Margie Turin. "La pietra storica è stata inscritta in tre diverse scritture, ognuno racconta la stessa storia ma in una lingua diversa. Quando abbinati insieme, le informazioni erano sufficienti per consentire agli studiosi di decodificare una lingua antica. Il progetto Rosetta in Antartide riunisce anche tre diversi 'script, ' ma in questo caso sono scritti da tre sistemi terrestri; il ghiaccio, l'oceano, e il letto sottostante hanno ciascuno una storia da raccontare. mappati insieme, questi tre sistemi possono essere utilizzati per svelare i misteri della storia del ghiaccio antartico in questa regione e aiutarci a sviluppare modelli per prevedere i futuri cambiamenti nel ghiaccio antartico".

Le piattaforme di ghiaccio sono vulnerabili da due direzioni:riscaldamento dell'aria sopra e riscaldamento dell'acqua sotto. Gli scienziati hanno misurato la temperatura dell'aria per diversi anni, ma misurare la temperatura dell'acqua sotto il ghiaccio è più difficile. Bell e i suoi colleghi del progetto Rosetta-Ice hanno fatto volare transetti attraverso la piattaforma di ghiaccio negli ultimi due anni, usando IcePod per mappare la piattaforma di ghiaccio galleggiante e il fondale marino sottostante, cercando in particolare le depressioni dove l'acqua meno fredda potrebbe entrare e sciogliere la piattaforma di ghiaccio dal basso. Possono individuare aree ad alto rischio, ma non possono misurare la temperatura dell'acqua dall'aria. La distribuzione di galleggianti vicino a queste aree ad alto rischio fornisce una soluzione a basso costo. Durante l'estate polare dello scorso anno, il team di Rosetta ha lanciato sei galleggianti ALAMO (Air-Launched Autonomous Micro Observer). Questi tubi metallici pieni di strumenti scientifici sono stati paracadutati nelle acque gelide del Mare di Ross in Antartide, segnando una nuova frontiera nella ricerca polare. I galleggianti ALAMO sono i primi esploratori del loro genere a iniziare a tracciare il profilo dell'acqua adiacente alla piattaforma di ghiaccio di Ross in Antartide e a inviare dati in tempo reale. La loro missione:trovare le vulnerabilità in cui l'acqua più calda (ma ancora vicina al congelamento) dell'oceano profondo potrebbe infiltrarsi sotto la piattaforma di ghiaccio e scioglierla dal basso.

Quest'anno i galleggianti hanno misurato la temperatura dell'acqua a tutte le profondità, discendendo e salendo ogni quattro giorni e muovendosi orizzontalmente con le correnti. Ogni volta che emergono, telefonano a casa, trasmettendo le loro ultime misurazioni a un satellite, che poi trasmette i dati agli scienziati di tutto il mondo.

La mappa della piattaforma di ghiaccio di Rosetta è ora quasi completa. Nell'ottobre 2017, la squadra intraprenderà la sua missione finale. Durante questa spedizione di due mesi, effettueranno una serie di voli di otto ore, transezione della piattaforma di ghiaccio e completamento del set di dati.

"Abbiamo ancora molto lavoro da fare solo per mettere in atto la mappatura di base in modo da poter ottenere previsioni migliori e precise su ciò che l'Antartide può fare in futuro, " disse Kirsty Tinto, un membro del gruppo di geofisica polare di Lamont e un vantaggio su Rosetta.

Una volta completato, il progetto Rosetta-Ice sarà una pietra miliare fondamentale nella scienza del clima.

"Questi dati saranno la base per le persone per capire come hanno funzionato le piattaforme di ghiaccio per decenni, " ha detto Bell. "Le persone saranno in grado di tornare indietro e misurare il ghiaccio esattamente dove abbiamo volato per vedere i cambiamenti. Diventerà un set di dati di riferimento. È una cosa bellissima".