Antichi campioni di aria da uno dei siti di carote di ghiaccio più nevosi dell'Antartide potrebbero aggiungere una nuova molecola alla registrazione dei cambiamenti nell'atmosfera terrestre nell'ultimo secolo e mezzo, da quando la rivoluzione industriale ha iniziato a bruciare combustibili fossili su vasta scala.

Mentre l'anidride carbonica e il metano sono ben noti, ricercatori dell'Università di Washington e dell'Università di Rochester fanno parte di un team che lavora per rintracciare un gas molto più raro, presente in meno di una su un trilione di molecole. Sebbene raro, il detergente atmosferico noto come idrossile può pulire l'atmosfera e determinare il destino dei gas più abbondanti che influenzano il clima terrestre.

Lo scorso inverno, una campagna sul campo antartico condotta dagli Stati Uniti e dall'Australia ha estratto con successo alcuni dei più grandi campioni di aria risalenti al 1870 fino ad oggi. Questi campioni sono un primo passo per apprendere i cambiamenti nella concentrazione di ossidrili negli ultimi 150 anni. I primi risultati del lavoro sul campo sono stati condivisi questa settimana all'incontro annuale autunnale dell'American Geophysical Union a San Francisco.

"È probabilmente la chimica atmosferica più estrema che puoi ottenere da campioni di carote di ghiaccio, e anche la logistica era estrema, " ha detto Peter Neff, un ricercatore post-dottorato con doppio incarico presso l'UW e presso l'Università di Rochester.

Ma i mesi trascorsi dalla squadra accampati sul ghiaccio nel sito innevato del Law Dome hanno dato i loro frutti.

"Questo è, Che io sappia, il più grande campione d'aria del 1870 che qualcuno abbia mai ottenuto, " Ha detto Neff. Le sue 10 settimane di campeggio sul ghiaccio includevano temperature di meno-20 gradi Fahrenheit e diverse tempeste di neve, alcuni dei quali ha condiviso dall'Antartide tramite Twitter.

L'aria proveniente da carote di ghiaccio più profonde perforate in Antartide e Groenlandia ha fornito un record di anidride carbonica e metano, due gas serra, tornare indietro di migliaia di anni. Mentre l'anidride carbonica ha una durata da decenni a secoli, un gas ancora più potente, metano, ha una durata di soli nove o dieci anni.

Individuando l'esatta durata del metano, e come è cambiato negli anni, dipende dalla concentrazione di ossidrile. Quel numero è importante per i modelli climatici globali utilizzati per studiare il clima passato e futuro.

Per tracciare la storia dell'idrossile, una molecola fugace con una durata inferiore a un milionesimo di secondo, una campagna sul campo alla fine del 2018 e all'inizio del 2019 ha perforato il ghiaccio per studiare questo gas molto reattivo esaminando il suo compagno leggermente più abbondante, carbonio con 14 neutroni legati ad un atomo di ossigeno, o "monossido di carbonio-14, " che viene distrutto chimicamente dall'idrossile e quindi tiene traccia delle concentrazioni di idrossile.

I ricercatori ottengono il monossido di carbonio-14 dalle bolle nel ghiaccio che si formano quando la neve viene compressa.

"La particolarità del ghiaccio glaciale è che ha sempre queste bolle d'aria, " Ha detto Neff. "Qualsiasi ghiacciaio nel mondo avrà quella consistenza frizzante, perché è iniziato come un mucchio di fiocchi di neve a sei dita, e tra quelle dita c'è l'aria."

Uno o più decenni dopo aver colpito il suolo, le bolle vengono completamente sigillate dall'ambiente circostante a causa della compressione sotto strati di neve. L'intenso accumulo di neve al Law Dome significa molte bolle d'aria all'anno, e fornisce uno schermo abbastanza spesso da proteggere il monossido di carbonio-14 dalla radiazione solare.

Il team internazionale ha estratto circa due dozzine di sezioni di ghiaccio lunghe un metro al giorno, poi metti i tubi di ghiaccio in una grotta di neve per proteggerli dai raggi cosmici che sono più forti vicino ai poli. Quei raggi possono fulminare altre molecole e distorcere il record storico.

"Una volta che i campioni sono in superficie, sono patate calde, " Ha detto Neff.

Il giorno dopo aver estratto un nucleo, il team avrebbe pulito il ghiaccio e lo avrebbe inserito in un dispositivo di Neff e del suo supervisore post-dottorato dell'Università di Rochester Vasilii Petrenko:una camera a vuoto da 335 litri in un bagno caldo per sciogliere il ghiaccio ed elaborare i campioni alla fonte, per evitare la contaminazione e raccogliere i campioni di aria più grandi.

"Un singolo campione era di circa 400 o 500 chilogrammi di ghiaccio, circa lo stesso peso di un pianoforte a coda, per averne abbastanza di quella molecola di monossido di carbonio-14, " Ha detto Neff. "Al campo di campo abbiamo trasformato 500 chili di ghiaccio in una bombola d'aria da 50 litri".

Il team ha recuperato 20 bombole d'aria a forma di botte da vari periodi di tempo.

L'analisi nei prossimi mesi mirerà a produrre una curva di concentrazione per il monossido di carbonio-14 e l'idrossile nel corso dei decenni, simili alle ormai famose curve per anidride carbonica e metano. Le curve mostrano come sono cambiate le concentrazioni di gas nell'atmosfera dall'era industriale.

Durante lo sforzo, Neff ha anche esplorato combinazioni più spensierate di ghiaccio e aria. Durante un viaggio all'inizio del 2016 per prepararsi a questo sforzo, Neff ha fatto un esperimento non ufficiale che è diventato virale sui social media quando lo ha pubblicato nel febbraio 2018. Il video cattura il suono che fa un pezzo di ghiaccio quando viene lasciato cadere nel tunnel creato da una carotatrice di ghiaccio.

Ha condiviso più foto e video durante la spedizione dello scorso inverno in Antartide, a volte entro poche ore dal ritorno da un campo remoto a una stazione di ricerca connessa a Internet.

"È fantastico poter condividere qualcosa sull'Antartide, dall'Antartide, " Ha detto Neff. "È un modo in cui noi come geoscienziati possiamo condividere con le persone il lavoro che aiutano a sostenere".