Un team di ricercatori Skoltech ha pubblicato una serie di tre articoli che trattano vari aspetti del modo in cui il sale dell'acqua oceanica e altri sali penetrano nel suolo ghiacciato che contiene idrati di gas, cristalli simili al ghiaccio composti da acqua e gas, principalmente metano. Questa cosiddetta migrazione del sale influisce sulla velocità con cui il permafrost si scioglie con l'avanzare del riscaldamento globale. Tenere conto di tale processo è quindi necessario per un'accurata modellazione del cambiamento climatico. I risultati della ricerca sono riportati in articoli datati 27 giugno e 9 luglio sulla rivista Geosciences e nel documento del 5 luglio in Energia e combustibili .

"I modelli matematici attualmente utilizzati del degrado del permafrost naturale e causato dall'uomo tendono a trascurare la migrazione del sale", ha commentato il principale ricercatore Evgeny Chuvilin di Skoltech, il ricercatore principale del progetto. "Tuttavia, sia l'assunzione naturale di sale oceanico che le soluzioni chimiche utilizzate nella trivellazione dei pozzi abbassano la temperatura alla quale il permafrost inizia a sciogliersi, accelerandone il degrado. Quindi bisogna tenere conto della migrazione del sale, ed è proprio per questo che la stiamo studiando nei minimi dettagli."

Uno dei tre articoli esamina come la pressione esercitata sul suolo ghiacciato durante la migrazione del sale influenzi la degradazione del permafrost privo di idrati e saturo di idrati (entrambi i tipi contengono anche ghiaccio e acqua non congelata residua). Esperimenti con il suolo modello, che controllavano gli altri fattori che influiscono sul trasferimento di ioni di sale, hanno indicato che l'aumento della pressione non ha avuto effetti significativi sulla migrazione del sale e sul tasso di degradazione del permafrost privo di idrati. Tuttavia, una volta che il terreno era saturo di idrati, la loro presenza ha influenzato la diffusione del sale, e tale permafrost si è rivelato molto sensibile alle variazioni di pressione. Vale a dire, l'abbassamento della pressione ha portato a una migrazione del sale più rapida e l'aumento della pressione ha ridotto la velocità di trasferimento ionico, rallentando lo scongelamento.

In un altro studio, il team ha considerato tre ulteriori fattori che potenzialmente influiscono sullo stesso processo:temperatura ambiente, concentrazione di sale e composizione chimica del sale. L'esperimento ha mostrato che a temperature progressivamente più basse (si considerava solo l'intervallo sotto zero) la migrazione del sale era sempre più ritardata. Sebbene questo effetto fosse generalmente prevedibile, questa è la prima volta che la sua portata è stata stimata quantitativamente su campioni di suolo congelato. Inoltre, a concentrazioni di sale più elevate, gli ioni impiegavano meno tempo per penetrare nel terreno. Per quanto riguarda la composizione salina, la migrazione era più attiva per i cloruri rispetto ai solfuri, ed è stato anche osservato un rallentamento nella progressione successiva, a partire dallo ione metallico più "mobile" magnesio, fino a sodio, calcio e infine potassio al più lento fine dello spettro.

Infine, il terzo pezzo di ricerca ha coinvolto il campione cubico con una serie di sensori di temperatura per rilevare come la distribuzione spaziale della temperatura nel suolo ghiacciato cambiasse a causa della migrazione del sale. Con il procedere dell'esperimento, è emerso un campo di temperatura non uniforme. La ragione di ciò è che le regioni in cui il sale è già penetrato iniziano a scongelarsi prima e lo scongelamento consuma calore. Questo effetto è molte volte più pronunciato per il permafrost saturo di idrati, che ha a che fare con la decomposizione degli idrati di gas durante la migrazione dei sali. L'effetto di raffreddamento si attiva più rapidamente e il campo della temperatura originale impiega più tempo per riprendersi.

"I risultati della nostra modellizzazione sperimentale offrono una nuova prospettiva sui processi coinvolti nella dissociazione degli idrati di gas intrapermafrost nelle condizioni di migrazione del sale e sul contributo della migrazione del sale al degrado del permafrost di fronte al cambiamento climatico sulla Terra", ha concluso Chuvilin. + Esplora ulteriormente

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