L'Oceano Antartico è una vasta fascia di acque aperte che circonda l'intero pianeta tra l'Antartide e le masse continentali dell'emisfero australe. È il posto più nuvoloso sulla Terra, e la quantità di luce solare che si riflette o passa attraverso quelle nuvole gioca un ruolo sorprendentemente importante nel clima globale. Influenza i modelli meteorologici, Correnti oceaniche, Copertura di ghiaccio marino antartico, temperatura della superficie del mare e anche precipitazioni ai tropici.

Ma a causa di quanto sia remoto l'Oceano Antartico, ci sono stati pochissimi studi reali sulle nuvole lì. A causa di questa mancanza di dati, i modelli informatici che simulano i climi presenti e futuri sovrastimano la quantità di luce solare che raggiunge la superficie dell'oceano rispetto a quanto effettivamente osservano i satelliti. Il motivo principale di questa imprecisione è dovuto al modo in cui i modelli simulano le nuvole, ma nessuno sapeva esattamente perché le nuvole fossero spente. Affinché i modelli funzionino correttamente, i ricercatori avevano bisogno di capire come si stavano formando le nuvole.

Per scoprire cosa sta realmente accadendo nelle nuvole sopra l'Oceano Antartico, un piccolo esercito di scienziati atmosferici, compresi noi, è andato a scoprire come e quando si formano le nuvole in questa remota parte del mondo. Ciò che abbiamo scoperto è stato sorprendente:a differenza degli oceani dell'emisfero settentrionale, l'aria che abbiamo campionato sull'Oceano Antartico non conteneva quasi nessuna particella proveniente dalla terra. Ciò significa che le nuvole potrebbero essere diverse da quelle sopra altri oceani, e possiamo usare questa conoscenza per aiutare a migliorare i modelli climatici.

Nubi di ghiaccio e nubi liquide

Le nuvole sono fatte di minuscole goccioline d'acqua o cristalli di ghiaccio, o spesso una miscela dei due. Questi si formano su piccole particelle nell'aria. Il tipo di particella gioca un ruolo importante nel determinare se si forma una gocciolina liquida o un cristallo di ghiaccio. Queste particelle possono essere naturali, come spruzzi di mare, polline, polvere o persino batteri, o da fonti umane come automobili, stufe, centrali elettriche e così via.

Per l'occhio inesperto, una nuvola di ghiaccio e una nuvola liquida sembrano più o meno la stessa cosa, ma hanno proprietà molto diverse. Le nuvole di ghiaccio riflettono meno luce solare, precipitano di più e non durano quanto le nuvole liquide. È importante per il tempo, e per i modelli climatici, che tipo di nuvole ci sono intorno.

I modelli climatici tendono a prevedere troppe nuvole di ghiaccio sull'Oceano Antartico e non abbastanza nuvole liquide rispetto alle letture satellitari. Ma le misurazioni satellitari intorno ai poli sono difficili da fare e meno accurate di altre regioni, quindi abbiamo voluto raccogliere prove dirette di quante nubi liquide sono effettivamente presenti e determinare perché ce ne fossero più di quanto previsto dai modelli.

Questo era il mistero:perché ci sono più nuvole liquide di quanto i modelli pensino che ci siano? Per risolverlo, avevamo bisogno di sapere che tipo di particelle fluttuano nell'atmosfera intorno all'Antartide.

Prima che andassimo laggiù, abbiamo avuto alcuni indizi.

Precedenti studi di modellizzazione hanno suggerito che le particelle che formano il ghiaccio trovate nell'Oceano Antartico potrebbero essere molto diverse da quelle trovate nell'emisfero settentrionale. La polvere è una grande seminatrice di nuvole di ghiaccio, ma a causa della mancanza di fonti di terra polverosa nell'emisfero australe, alcuni scienziati hanno ipotizzato che altri tipi di particelle potrebbero guidare la formazione di nubi di ghiaccio sull'Oceano Antartico.

Poiché la maggior parte dei modelli si basa su dati dell'emisfero settentrionale, se le particelle nell'atmosfera fossero in qualche modo diverse nell'emisfero australe, questo potrebbe spiegare gli errori.

Mappe batteriche

È difficile misurare direttamente la composizione delle particelle sull'Oceano Antartico:semplicemente non ci sono molte particelle in giro. Così, per aiutarci a rintracciare cosa c'è dentro le nuvole, abbiamo usato un approccio indiretto:i batteri nell'aria.

L'atmosfera è piena di microrganismi che vengono trasportati per centinaia o migliaia di chilometri dalle correnti d'aria prima di tornare sulla Terra. Questi batteri sono come le targhe aeree, sono unici e ti dicono da dove proviene l'auto o l'aria. Poiché gli scienziati sanno dove vive la maggior parte dei batteri, è possibile osservare i microbi in un campione d'aria e determinare da dove proviene quell'aria. E una volta che lo sai, puoi anche prevedere da dove provengono le particelle nell'aria, lo stesso luogo in cui vivono di solito i batteri.

Per campionare i batteri presenti nell'aria in questa remota regione oceanica, uno di noi è andato a bordo dell'investigatore R/V dell'Australian Marine National Facility per una spedizione di sei settimane. Il tempo era indisciplinato e le onde erano spesso ricoperte di bianco, ma per uno o due giorni alla volta, abbiamo risucchiato l'aria dalla prua della nave attraverso un filtro che catturava le particelle ei batteri sospesi nell'aria. Abbiamo quindi congelato i filtri per mantenere intatto il DNA batterico.

Solo batteri oceanici

Nella maggior parte delle regioni oceaniche del mondo, soprattutto nell'emisfero settentrionale dove c'è molta terra, l'aria contiene particelle sia marine che terrestri. È quello che ci aspettavamo di trovare al sud.

Con i filtri congelati di nuovo al sicuro nel nostro laboratorio in Colorado, abbiamo estratto il DNA dai batteri e l'abbiamo sequenziato per determinare quale specie avevamo catturato. Con nostra grande sorpresa, i batteri erano essenzialmente tutte le specie marine che vivono nell'Oceano Antartico. Non abbiamo trovato quasi nessun batterio terrestre.

Se i batteri provenissero dall'oceano, allora lo erano anche le particelle che formano le nuvole. Questa era la risposta che cercavamo.

Le particelle nucleanti di ghiaccio sono molto rare nell'acqua di mare e le particelle marine sono molto brave a formare nuvole liquide. Con particelle principalmente di origine marina nell'aria, ci aspetteremmo che le nuvole siano fatte principalmente di goccioline liquide, che è quello che abbiamo osservato. Poiché la maggior parte dei modelli tratta le nuvole in questa regione allo stesso modo delle nuvole nell'emisfero settentrionale più polveroso, non c'è da meravigliarsi se i modelli erano spenti.

Andando avanti

Ora che sappiamo che le nuvole estive dell'Oceano Australe si stanno formando da particelle puramente marine, bisogna capire se lo stesso vale in altre stagioni e ad altitudini più elevate. Il progetto più ampio, che ha coinvolto aerei e navi, ha dato agli scienziati dell'atmosfera un'idea molto migliore delle nuvole sia vicino alla superficie dell'oceano che in alto nell'atmosfera. I modellisti climatici tra di noi stanno già incorporando questi nuovi dati nei loro modelli e, si spera, avranno presto risultati da condividere.

Scoprire che le particelle sospese nell'Oceano Antartico provengono principalmente dall'oceano è una scoperta notevole. Non solo migliora i modelli climatici globali, significa anche che abbiamo confermato che l'Oceano Antartico è una delle regioni più incontaminate dal punto di vista ambientale della Terra, un luogo che probabilmente è cambiato molto poco a causa delle attività umane. Speriamo che il nostro lavoro migliori i modelli climatici, ma ha anche fornito ai ricercatori una base di riferimento per l'aspetto di un ambiente marino veramente incontaminato.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.