Una nuova ricerca mostra che le alghe crescono sulla calotta glaciale della Groenlandia, la seconda calotta glaciale più grande della Terra, riducono significativamente la riflettività superficiale dell'area di ghiaccio nudo della calotta glaciale e contribuiscono maggiormente alla sua fusione rispetto alla polvere o al carbonio nero. Le nuove scoperte potrebbero influenzare la comprensione da parte degli scienziati dello scioglimento della calotta glaciale e le proiezioni del futuro innalzamento del livello del mare, secondo gli autori dello studio.

I glaciologi sanno da tempo che materiali come la polvere minerale e il nerofumo possono scurire la superficie di grandi lastre di ghiaccio. Gli scienziati studiano queste impurità perché riducono l'albedo del foglio, o la misura in cui riflette la luce, che aumenta lo scioglimento del ghiaccio e influenza le proiezioni dell'innalzamento del livello del mare. Ma pochi studi avevano esaminato l'effetto oscurante delle cellule algali, che crescono naturalmente sulla calotta glaciale.

Il nuovo studio ha valutato quantitativamente come le alghe del ghiaccio superficiale contribuiscono all'oscuramento della calotta glaciale, e ho scoperto che le alghe riducono l'albedo della calotta di ghiaccio significativamente più dei materiali non algali, come particelle minerali e nerofumo. L'oscuramento delle alghe è responsabile del 5-10% dello scioglimento totale della calotta glaciale ogni estate, secondo la nuova ricerca pubblicata in Lettere di ricerca geofisica , una rivista dell'American Geophysical Union.

I risultati affinano il modo in cui i glaciologi pensano allo scioglimento delle calotte glaciali e al modo in cui il ghiaccio riflette la luce, secondo Marek Stibal, un ecologista della criosfera all'Università Carlo di Praga, Repubblica Ceca e uno dei principali autori del nuovo studio. Un clima più caldo potrebbe anche aumentare la crescita delle alghe in futuro, potenziando potenzialmente l'influenza delle alghe sullo scioglimento della calotta glaciale, Egli ha detto.

"L'aspetto nuovo del nostro studio è che scopriamo che i processi biologici giocano un ruolo importante nel comportamento della calotta glaciale, "Stibal ha detto. "I glaciologi di solito guardano solo i materiali inorganici quando studiano la riflettanza della luce e lo scioglimento del ghiaccio perché i processi biologici sono spesso troppo complicati da catturare. Ma troviamo che gli organismi possono avere un effetto su larga scala su un sistema che è stato precedentemente studiato in un contesto abiotico".

Studiare le alghe sul campo

Studi precedenti hanno suggerito che impurità come il carbone nero e la polvere guidano lo scioglimento del ghiaccio nudo nella parte inferiore della calotta glaciale. Le impurità scuriscono la superficie del foglio, riducendone l'albedo e permettendogli di assorbire più luce. L'aumento dell'assorbimento della radiazione solare aumenta la temperatura della calotta glaciale e accelera il processo di scioglimento.

L'assorbimento della luce solare è responsabile della maggior parte dello scioglimento dei ghiacci in Groenlandia, secondo Jason Box, un climatologo presso The Geological Survey of Denmark and Greenland e l'altro autore principale del nuovo studio.

I microbi come le cellule algali colonizzano il ghiaccio e possono accumularsi nel tempo con sufficiente luce solare, acqua e sostanze nutritive. Le alghe di ghiaccio di superficie producono pigmenti scuri per proteggersi dalle radiazioni ad alta intensità, oscurando ulteriormente la superficie del foglio, disse Stibal.

Gli autori del nuovo studio si sono diretti nella calotta glaciale della Groenlandia nell'estate del 2014 per quantificare il contributo delle alghe all'effetto oscurante. Diversi membri del loro team si sono accampati in un sito di studio nella regione sud-occidentale della calotta glaciale per 56 giorni mentre raccoglievano dati sulla riflettività dello strato e sulla popolazione di alghe.

Stibal e i suoi colleghi hanno utilizzato spettrometri e albedometri portatili per misurare ogni giorno lo spettro di riflettività della superficie del ghiaccio nudo. Hanno anche raccolto campioni di ghiaccio superficiale e hanno utilizzato un microscopio da campo per caratterizzare le alghe e contare il numero di cellule algali in ciascun campione. Hanno analizzato la relazione tra la crescita delle alghe e la quantità di luce riflessa dalla superficie della calotta glaciale.

Gli autori hanno scoperto che la calotta glaciale rifletteva significativamente meno luce man mano che la popolazione di alghe cresceva. Hanno calcolato che la crescita delle alghe rappresentava circa il 70 percento della variazione nei dati di riflettanza della luce, facendone l'attore dominante del fenomeno. Il resto della variazione era dovuto alla pioggia e quanto tempo era passato, e le impurità non algali non erano significative nella loro analisi.

Il nuovo studio non ha stimato quanto più ghiaccio potrebbe sciogliersi in futuro a causa dell'oscuramento delle alghe. Ma i risultati possono gettare le basi per elaborare proiezioni più accurate di scenari di innalzamento del livello del mare a causa dello scioglimento del ghiaccio della Groenlandia e di altre calotte glaciali, disse Stibal. Le alghe crescono su altre superfici di ghiaccio in aree come l'Himalaya, dove risiedono sui ghiacciai produttori di acqua.

Crede anche che un clima più caldo potrebbe essere un vantaggio per le popolazioni di alghe, potenzialmente aumentando la loro influenza oscurante.

"Mentre il clima si riscalda, l'area in cui le alghe possono crescere si espanderà, così colonizzeranno più calotta glaciale, " ha detto. "Inoltre, la stagione di crescita si allungherà, quindi il contributo delle alghe allo scioglimento del ghiaccio probabilmente aumenterà nel tempo".

Nozomu Takeuchi, professore di scienze della terra presso l'Università di Chiba in Giappone, ha affermato che la nuova ricerca evidenzia l'importanza di contabilizzare i processi biologici nella criosfera, e ritiene che lo studio avrà un impatto sulla ricerca glaciologica della calotta glaciale della Groenlandia.

"La principale implicazione delle loro scoperte è che la calotta glaciale non è un semplice sistema abiotico di neve e ghiaccio, ma piuttosto un ecosistema, " ha detto. "Comprendere questo processo biologico in modo più quantitativo potrebbe indurre una nuova prospettiva su altri cicli climatici della Terra, come i cicli glaciali-interglaciali".