Gli oceani svolgono un ruolo chiave nell'equilibrio globale dell'anidride carbonica. Questo perché lì vivono miliardi di minuscole alghe, assorbendo l'anidride carbonica attraverso la fotosintesi e incorporandola nella loro biomassa. Quando queste alghe muoiono, gocciolano - insieme alle escrezioni di creature microscopiche che si nutrono di loro - come "neve marina" in zone più profonde. Circa l'uno per cento del loro biossido di carbonio rimane sepolto nel fondo del mare per migliaia di anni.

Un tranquillo filo di neve

Poiché questa pioggia costante di fiocchi di neve marina trasporta il carbonio nelle profondità dell'oceano, gli esperti la chiamano pompa biologica. È guidato da due processi opposti:l'affondamento dei fiocchi organici e la loro degradazione da parte dei batteri. I fiocchi affondanti aumentano il flusso di carbonio in profondità, mentre i batteri riducono questo flusso rimuovendo il carbonio dalle particelle. Gli attuali modelli oceanici presumono che la velocità di affondamento e la velocità di degradazione siano indipendenti l'una dall'altra. "Ma ora abbiamo dimostrato che i processi di degrado sono migliorati dall'affondamento, " afferma Uria Alcolombri dell'Istituto di ingegneria ambientale dell'ETH di Zurigo.

Alcolombri è il primo autore di uno studio del gruppo di ricerca di Roman Stocker appena pubblicato su Geoscienze naturali . Per le loro indagini, i ricercatori hanno utilizzato un metodo intelligente:invece di tracciare le particelle che affondano nel mare, hanno messo singole particelle di alginato di dimensioni millimetriche in una camera microfluidica e poi hanno pompato acqua di mare artificiale attraverso di essa. "Nei nostri esperimenti, la neve marina non si muoveva attraverso il mare; piuttosto il mare bagnava la neve marina. Ma la velocità relativa è la stessa, "dice Alcolombri.

Lavare via i sottoprodotti

I ricercatori hanno colonizzato le particelle di alginato con sostanze geneticamente modificate, batteri verdi. Questi rompevano le particelle molto più velocemente quando l'acqua scorreva attraverso la camera; la rottura dura circa dieci volte più a lungo in acqua ferma. Questo perché l'acqua che scorre lava via i prodotti di degradazione, lasciando che gli enzimi dei batteri lavorino direttamente sulle particelle, senza dover dedicare tempo alla decomposizione di molecole che si sono già scisse.

Attingendo a queste osservazioni, Alcolombri e il suo collega François Peaudecerf hanno progettato un nuovo modello di pompa biologica del carbonio che considera come l'affondamento influenzi il degrado dei fiocchi di neve marini. I calcoli del modello suggeriscono due cose:in primo luogo, che l'aumento della degradazione delle particelle dovuta all'affondamento riduce di due volte l'efficienza di trasporto teorica della pompa del carbonio. E in secondo luogo, che gran parte delle alghe morte si decompone negli strati più alti dell'oceano, il che è coerente con le misurazioni del reale flusso di carbonio nel mare.

piccole cose, impatto enorme

La ricerca del team non era finalizzata a potenziare le prestazioni della pompa biologica del carbonio:"Siamo interessati a ottenere una comprensione fondamentale dei processi naturali; volevamo sapere come funziona la pompa biologica, " dice Alcolombri. "Per questo è essenziale se vogliamo prevedere con maggiore precisione come i nostri oceani risponderanno ai cambiamenti climatici".

Si è scoperto che il tasso di degrado della neve marina, e indirettamente, il contenuto globale di anidride carbonica nell'atmosfera è determinato da dinamiche di trasporto microscopiche. Che mostra, di nuovo, come anche le cose più piccole nell'ambiente influenzano il quadro generale.