Un team internazionale di ricercatori ha suonato nuovi campanelli d'allarme sulla chimica mutevole della regione occidentale dell'Oceano Artico dopo aver scoperto che i livelli di acidità aumentano da tre a quattro volte più velocemente rispetto alle acque oceaniche altrove.

Il team, che comprende Wei-Jun Cai, esperto di chimica marina dell'Università del Delaware, ha anche identificato una forte correlazione tra il tasso accelerato di scioglimento dei ghiacci nella regione e il tasso di acidificazione degli oceani, una combinazione pericolosa che minaccia la sopravvivenza di piante, crostacei, barriere coralline e altre forme di vita marina e processi biologici in tutto l'ecosistema del pianeta.

Il nuovo studio, pubblicato giovedì 30 settembre su Scienza , è la prima analisi dell'acidificazione artica che include dati relativi a più di due decenni, nel periodo dal 1994 al 2020.

Gli scienziati hanno previsto che entro il 2050, se non prima, il ghiaccio marino artico in questa regione non sopravviverà più alle stagioni estive sempre più calde. Come risultato di questo ritiro del ghiaccio marino ogni estate, la chimica dell'oceano diventerà più acida, senza una copertura di ghiaccio persistente per rallentare o mitigare in altro modo l'avanzata.

Ciò crea problemi potenzialmente letali per la popolazione enormemente diversificata di creature marine, piante e altri esseri viventi che dipendono da un oceano sano per la sopravvivenza. I granchi, ad esempio, vivono in un guscio croccante costruito dal carbonato di calcio prevalente nell'acqua oceanica. Gli orsi polari fanno affidamento su popolazioni ittiche sane per il cibo, i pesci e gli uccelli marini fanno affidamento sul plancton e sulle piante e i frutti di mare sono un elemento chiave della dieta di molti esseri umani.

Ciò rende l'acidificazione di queste acque lontane un grosso problema per molti abitanti del pianeta.

Innanzitutto, un rapido corso di aggiornamento sui livelli di pH, che indicano quanto sia acido o alcalino un determinato liquido. Qualsiasi liquido che contenga acqua può essere caratterizzato dal suo livello di pH, che va da 0 a 14, con acqua pura considerata neutra con un pH di 7. Tutti i livelli inferiori a 7 sono acidi, tutti i livelli superiori a 7 sono basici o alcalini, con ogni passaggio completo rappresenta una differenza di dieci volte nella concentrazione di ioni idrogeno. Esempi sul lato acido includono l'acido della batteria, che controlla a 0 pH, l'acido gastrico (1), il caffè nero (5) e il latte (6,5). Inclinando verso la base ci sono sangue (7.4), bicarbonato di sodio (9.5), ammoniaca (11) e detergente per scarichi (14). L'acqua di mare è normalmente alcalina, con un valore di pH di circa 8,1.

Cai, la Mary A.S. Lighthipe Professor presso la School of Marine Science and Policy presso il College of Earth, Ocean and Environment dell'UD, ha pubblicato ricerche significative sulla chimica mutevole degli oceani del pianeta e questo mese ha completato una crociera dalla Nuova Scozia alla Florida, servendo come capo scienziato tra 27 a bordo della nave da ricerca. Il lavoro comprende quattro aree di studio:la costa orientale, il Golfo del Messico, la costa del Pacifico e la regione dell'Alaska/Artico.

Il nuovo studio in Scienza incluso il ricercatore post-dottorato dell'UD Zhangxian Ouyang, che ha partecipato a un recente viaggio per raccogliere dati nel Mare di Chukchi e nel bacino del Canada nell'Oceano Artico.

Il primo autore della pubblicazione è stato Di Qi, che lavora con istituti di ricerca cinesi a Xiamen e Qingdao. Hanno collaborato a questa pubblicazione anche scienziati di Seattle, Svezia, Russia e altri sei siti di ricerca cinesi.

"Non puoi andare da solo," disse Cai. "Questa collaborazione internazionale è molto importante per la raccolta di dati a lungo termine su una vasta area nell'oceano remoto. Negli ultimi anni, abbiamo anche collaborato con scienziati giapponesi poiché l'accesso all'acqua artica è stato ancora più difficile negli ultimi tre anni a causa del COVID- 19. E abbiamo sempre scienziati europei che partecipano."

Cai ha detto che lui e Qi erano entrambi sconcertati quando hanno esaminato per la prima volta i dati dell'Artico insieme durante una conferenza a Shanghai. L'acidità dell'acqua stava aumentando da tre a quattro volte più velocemente delle acque oceaniche altrove.

È stato davvero sbalorditivo. Ma perché stava succedendo?

Cai ha presto identificato un principale sospetto:l'aumento dello scioglimento del ghiaccio marino durante la stagione estiva dell'Artico.

Storicamente, il ghiaccio marino dell'Artico si è sciolto nelle regioni marginali poco profonde durante le stagioni estive. Le cose hanno iniziato a cambiare negli anni '80, ha detto Cai, ma sono cresciute e sono diminuite periodicamente. Negli ultimi 15 anni, lo scioglimento dei ghiacci ha accelerato, avanzando nel profondo bacino del nord.

Per un po', gli scienziati hanno pensato che lo scioglimento del ghiaccio potesse fornire un promettente "pozzo di carbonio", dove l'anidride carbonica dall'atmosfera sarebbe stata risucchiata nelle fredde acque affamate di carbonio che erano state nascoste sotto il ghiaccio. Quell'acqua fredda conterrebbe più anidride carbonica rispetto alle acque più calde potrebbero e potrebbero aiutare a compensare gli effetti dell'aumento di anidride carbonica in altre parti dell'atmosfera.

Quando Cai studiò per la prima volta l'Oceano Artico nel 2008, vide che il ghiaccio si era sciolto oltre il Mare di Chukchi, nell'angolo nord-ovest della regione, fino al bacino del Canada, ben oltre la sua gamma tipica. Lui ei suoi collaboratori hanno scoperto che l'acqua di disgelo fresca non si mescolava in acque più profonde, il che avrebbe diluito l'anidride carbonica. Invece, l'acqua superficiale ha assorbito l'anidride carbonica fino a raggiungere all'incirca gli stessi livelli dell'atmosfera e poi ha smesso di raccoglierla. Hanno riportato questo risultato in un articolo su Scienza nel 2010.

Sapevano che ciò avrebbe anche cambiato il livello di pH delle acque artiche, riducendo i livelli alcalini dell'acqua di mare e riducendo la sua capacità di resistere all'acidificazione. Ma quanto? E quanto presto? Ci sono voluti un altro decennio per raccogliere dati sufficienti per trarre una solida conclusione sulla tendenza dell'acidificazione a lungo termine.

Analizzando i dati raccolti dal 1994 al 2020, la prima volta che è stata possibile una prospettiva così a lungo termine, Cai, Qi e i loro collaboratori hanno riscontrato uno straordinario aumento dell'acidificazione e una forte correlazione con l'aumento del tasso di scioglimento dei ghiacci.

Indicano lo scioglimento del ghiaccio marino come il meccanismo chiave per spiegare questa rapida diminuzione del pH, perché cambia la fisica e la chimica dell'acqua superficiale in tre modi principali:

• L'acqua sotto il ghiaccio marino, che aveva un deficit di anidride carbonica, ora è esposta all'anidride carbonica atmosferica e può assorbire liberamente anidride carbonica.
• L'acqua di mare mescolata con l'acqua di disgelo è leggera e non può mescolarsi facilmente in acque più profonde, il che significa che l'anidride carbonica prelevata dall'atmosfera è concentrata in superficie.
• L'acqua di fusione diluisce la concentrazione di ioni carbonato nell'acqua di mare, indebolendo la sua capacità di neutralizzare l'anidride carbonica trasformandola in bicarbonato e diminuendo rapidamente il pH dell'oceano.

Cai ha affermato che sono necessarie ulteriori ricerche per perfezionare ulteriormente il meccanismo di cui sopra e prevedere meglio i cambiamenti futuri, ma i dati finora mostrano ancora una volta gli effetti a catena di vasta portata dei cambiamenti climatici.

"Se tutto il ghiaccio pluriennale viene sostituito dal ghiaccio del primo anno, ci sarà un'alcalinità inferiore e una capacità tampone inferiore e l'acidificazione continuerà", ha affermato. "Entro il 2050, pensiamo che tutto il ghiaccio sarà sparito in estate. Alcuni giornali prevedono che ciò accadrà entro il 2030. E se seguiamo la tendenza attuale per altri 20 anni, l'acidificazione estiva sarà davvero, davvero forte."

Nessuno sa esattamente cosa farà alle creature, alle piante e ad altri esseri viventi che dipendono dalle acque oceaniche sane.

"In che modo questo influenzerà la biologia lì?" chiese Cai. "Ecco perché questo è importante." + Esplora ulteriormente

Il team internazionale riferisce che l'acidificazione degli oceani si sta diffondendo rapidamente nell'Oceano Artico