Connessione fra atmosfera e ghiacci

Alla fine dell’estate, i ghiacci coprivano 4,6 milioni di km2 del Mare Artico, secondo i dati satellitari analizzati dal “National Snow e Ice Data Center”. E’ stato il secondo dato più basso dal 1979, primo anno delle rilevazioni. Dal 1979 al 1983 , i ghiacci Artici coprivano circa 7,5 milioni di km2 . La più bassa estensione mai registrata si è avuta nel 2007, con 4,3 milioni di km2 .Causata dalle crescenti temperature globali, la contrazione dei ghiacci in sede Artica pone serie preoccupazioni, perché i ghiacci riflettono la luce del sole, ed una minore presenza potrebbe accelerare il riscaldamento climatico, con conseguenti effetti sul clima e gli ecosistemi mondiali. Quindi i ricercatori stanno cercando di individuare una connessione fra atmosfera e ghiacci.

 

La minor estensione dei ghiacci può cambiare la chimica atmosferica, in quanto le reazioni sulla superficie ghiacciata svolgono un ruolo nella chimica dell’aria soprastante. Comprendendo questi effetti si possono fornire indizi su come la crescita delle temperature in Artico influenzerà il clima mondiale.

La chimica atmosferica artica si basa sugli alogeni. L’acqua marina contiene cloruro, bromuro, e piccole quantità di ioduro. Questi ioni e composti  sono esclusi dalla massa di ghiaccio. Il risultato è che il ghiaccio marino assomiglia piuttosto al formaggio svizzero, con l’acqua salata contenuta in cavità e canali fra le venature a margine dei cristalli di ghiaccio, secondo William R. Simpson, docente di chimica all’università dell’Alaska.

I composti chimici dell’atmosfera ossidano il Br- e Cl- sul ghiaccio per formare Br2 e Cl2, il quale entra in atmosfera. Successivamente la luce solare decompone per fotolisi il Br2 e il Cl2 negli estremamente reattivi Br• and Cl•. Gli alogeni radicali purificano l’atmosfera di inquinanti nei bassi strati reagendo con l’ozono e una varietà di composti organici e inorganici, inclusi l’anidride solforosa e il mercurio. Lo stesso può avvenire con lo ioduro, sebbene lo iodio sembri prevalente in Antartico, per ragioni ignote ai ricercatori.

La chimica polare alogena è diversa dalla chimica atmosferica del resto del pianeta, la quale è composta principalmente da ozono, secondo Paul B. Shepson, un docente di chimica al Purdue University. “Per quanto ne sappiamo, è un effetto naturale, sebbene non abbiamo molte prove su cosa si presentasse prima delle attività umane”, aggiunge. E molto rimane sconosciuto, come le natura degli iniziali ossidanti atmosferici e i meccanismi delle reazioni.

I ricercatori stanno anche indagando sul ruolo del ghiaccio di nuova formazione, comparandolo al ghiaccio con qualche anno d’età, meno salato. Le prime parti a sciogliersi con l’arrivo dell’estate sono quelle maggiormente salate. Quindi il ghiaccio resistente alla “bella” stagione sarà caratterizzato da minor concentrazione salina.

Simpson e i suoi colleghi hanno valutato quest’ipotesi durante una spedizione a Barrow, in Alaska, nel 2005. L’equipe di ricerca ha usato il DOAS (differential optical absorption spectroscopy) per misurare le concentrazioni di bromuro, creato dalla reazione fra il Bromo e l’Ozono. Esso è un indicatore del bromo reattivo in atmosfera. Hanno constatato alte concentrazioni di bromuro nell’aria, il quale reagisce maggiormente con il ghiaccio recente.

Oltre alle rilevazioni del gruppo di ricerca sul campo, i satelliti misurano il bromuro nell’aria, ed hanno il vantaggio di monitorare costantemente l’atmosfera artica con una visuale geografica complessiva. Hanno svelato la presenza di un’intera colonna di queste concentrazioni, fra troposfera e stratosfera.

Nel 2009 i ricercatori furono in grado di migliorare le loro esplorazioni, usando la spettrometria di massa per la prima volta, al fine di riscontrare composti di cloro e bromo. Il docente di chimica atmosferica Gregory Huey e i suoi colleghi, del “Georgia Institute of Technology” provarono la presenza di cloro che “si generava” sulla neve e i ghiacci superficiali nell’area prospiciente Barrow. L’equipe di ricerca provò che il cloro si ossidava molto più del metano nell’aria.

Una spedizione nella primavera del 2012 dovrà rivelare maggiori dettagli sulla chimica atmosferica dell’area Artica, e per le misurazioni verrà utilizzato nuovamente il DOAS.

 

A cura di Giuseppe Conteduca

*Articolo tratto da Chemical & Engineering News 

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