Studio rivoluzionario sulla circolazione idrica sottomarina rivela meccanismi precedentemente sconosciuti della deglaciazione
Un team internazionale di ricerca guidato dall’Università di Stoccolma ha pubblicato su Nature Geoscience uno studio che identifica per la prima volta con precisione temporale l’impatto del ritiro delle calotte glaciali sulle dinamiche delle acque sotterranee marine[1][2].
La ricerca, coordinata dalla dottoranda Sophie ten Hietbrink, fornisce evidenze concrete di come la deglaciazione della Calotta Glaciale Fennoscandica abbia alterato la circolazione idrica sotterranea lungo le coste norvegesi[1][3].
Uno studio pubblicato su Nature Geoscience ha analizzato l’effetto della deglaciazione della Calotta Glaciale Fennoscandica sulla dinamica delle acque sotterranee marine lungo la costa norvegese. Grazie alla datazione al radiocarbonio del carbonio inorganico disciolto, i ricercatori hanno determinato tempi di residenza delle acque sotterranee saline tra 11.500 e 2.600 anni. Il ritiro dei ghiacciai e l’innalzamento del livello marino hanno causato l’infiltrazione di acqua marina, sostituendo gradualmente l’acqua dolce sotterranea derivante dalla fusione glaciale. Questo processo modifica significativamente la composizione delle acque sotterranee offshore e riduce i tassi di deflusso. Lo studio evidenzia le implicazioni per i cicli biogeochimici costieri, influenzando nutrienti, carbonio e ossigeno nelle acque marine. Fornisce inoltre preziose informazioni per comprendere come i futuri cambiamenti climatici e il ritiro dei ghiacciai influenzeranno i sistemi di acque sotterranee marine e le relative interazioni con ecosistemi oceanici e clima globale.
Metodologia innovativa per datazione acque sotterranee
Lo studio si basa su un approccio metodologico pionieristico che utilizza la datazione al radiocarbonio del carbonio inorganico disciolto nelle acque sotterranee per determinare i tempi di residenza[1][4].
I ricercatori hanno raccolto campioni di fluidi dal fondale marino al largo della costa norvegese settentrionale, nel margine Lofoten-Vesterålen, a una profondità di 760 metri sotto il livello del mare[1][5].
Questa tecnica rappresenta un progresso significativo rispetto ai metodi tradizionali di studio delle acque sotterranee terrestri[6].
La datazione al radiocarbonio del carbonio inorganico disciolto offre un marcatore temporale preciso per l’ultimo contatto atmosferico delle acque sotterranee[1][7].
Il metodo si basa sulla misurazione dei rapporti isotopici del carbonio-14, che ha un’emivita di 5730 anni, permettendo di tracciare processi idrologici su scale temporali di migliaia di anni[8][9].
Tempi di residenza delle acque sotterranee saline
L’analisi ha rivelato tempi di residenza delle acque sotterranee saline compresi tra 11.500 e 8.800 anni per un sito di scarico, e tra 4.800 e 2.600 anni per un secondo sito[1][2].
Questi risultati forniscono la prima documentazione diretta della cronologia del deflusso di acque sotterranee fossili nell’oceano, influenzato dai cambiamenti glaciali anche a decine di chilometri dalla costa[1].
La presenza di una componente di acqua meteorica nei fluidi interstiziali dei sedimenti conferma l’addolcimento delle acque sotterranee offshore causato dal carico glaciale passato[2].
Questo indica che durante il periodo in cui la regione era coperta da un ghiacciaio spesso oltre un chilometro, l’acqua di fusione del ghiaccio riempiva gli spazi sotterranei[1].
Processo di infiltrazione marina durante la deglaciazione
Con il ritiro della Calotta Glaciale Fennoscandica e l’innalzamento del livello del mare, l’acqua dolce sotterranea è stata gradualmente sostituita dall’infiltrazione di acqua marina[1][2].
Lo studio dimostra che una volta cessato l’apporto di acqua di fusione dolce dal ghiacciaio, le acque sotterranee rimanenti sono diventate rapidamente vulnerabili alla miscelazione con l’acqua marina[1].
Il fenomeno dell’infiltrazione di acqua marina rappresenta un processo fondamentale nella dinamica delle acque sotterranee costiere[10].
Le recenti ricerche dimostrano che infiltrazioni di acqua marina comportano riduzioni del volume delle calotte glaciali marine del 10-50 percento[10].
Il contatto tra ghiaccio e acqua marina genera scambio di calore e sale che può condurre alla dissoluzione o fusione del ghiaccio[10].
Implicazioni per stabilità glaciali e cicli biogeochimici
I risultati hanno implicazioni significative per la comprensione della stabilità glaciale, dell’apporto di nutrienti, della salute degli ecosistemi marini e della capacità di assorbimento del carbonio dell’oceano costiero[1].
Il deflusso di acque sotterranee sottomarine trasporta nutrienti ed elementi traccia dalla terraferma all’oceano, influenzando la produttività oceanica e i cicli del carbonio[11][5].
Le acque sotterranee sottomarine forniscono nutrienti, carbonio, metalli e traccianti radionuclidi alle acque estuarine e costiere[11].
Un aspetto poco riconosciuto del deflusso sotterraneo marino è il suo effetto diretto sulla domanda di ossigeno disciolto nelle acque riceventi[11].
L’ossidazione mediata dai solfati della materia organica negli acquiferi costieri salini produce numerosi sottoprodotti ridotti inclusi solfuri, ammoniaca, carbonio organico disciolto, azoto, metano e metalli ridotti[11].
Contributi alla comprensione dei cambiamenti climatici attuali
Lo studio fornisce informazioni cruciali per comprendere i futuri cambiamenti del sistema climatico, considerando che molti ghiacciai in Groenlandia, Antartide e Svalbard si stanno già ritirando a causa del riscaldamento climatico[1].
La ricerca continua sui sistemi di acque sotterranee sottomarine in queste regioni aiuterà gli scienziati a comprendere meglio come calotte glaciali e acque sotterranee interagiscono nel futuro[1].
Durante l’ultima deglaciazione, avvenuta tra circa 19.000 e 11.000 anni fa, il livello del mare si innalzò di 80 metri, accompagnato da cambiamenti nelle concentrazioni di gas serra e nella circolazione ribaltante meridionale dell’Atlantico[12].
Il processo di deglaciazione influenza il livello marino perché l’acqua precedentemente trattenuta sulla terraferma allo stato solido si trasforma in liquido e defluisce nell’oceano[12].
Significato scientifico per geoscienze marine
La ricerca rappresenta un contributo fondamentale alle geoscienze marine fornendo evidenze osservazionali che identificano l’inizio dell’infiltrazione di acqua marina successiva alla deglaciazione del margine[2].
I risultati suggeriscono che il ritiro dei ghiacciai terminanti in mare altererà profondamente la composizione delle acque sotterranee offshore e ridurrà i tassi di scarico[2].
Lo studio dimostra inoltre l’efficacia dell’applicazione di metodologie idrogeologiche tradizionalmente utilizzate sulla terraferma agli ambienti marini offshore[13].
La spedizione IODP³-NSF Expedition 501 New England Shelf Hydrogeology ha rappresentato il primo tentativo su larga scala di applicare tecniche idrogeologiche ai sistemi di acque sotterranee offshore[13].
La comprensione dei sistemi di acque sotterranee sottomarine assume particolare rilevanza considerando che tra il 42 e l’85 percento delle acque sotterranee globali è costituito da acque fossili, infiltratesi nel terreno più di 11.700 anni fa, prima dell’inizio dell’attuale periodo geologico Olocenico[1].
Queste antiche acque sotterranee sono difficili da ricostituire e sempre più vulnerabili all’inquinamento moderno o alla salinizzazione attraverso la miscelazione con acqua marina[1].
Glossario
Deglaciazione
Processo di scioglimento e ritiro delle calotte glaciali e dei ghiacciai, che influisce sui livelli del mare e sulle dinamiche delle acque sotterranee.
Acque sotterranee marine (submarine groundwater discharge)
Flusso di acqua che si muove dal sistema di acque sotterranee terrestre verso l’oceano, spesso contenente nutrienti e altri elementi chimici.
Datazione al radiocarbonio
Tecnica di determinazione dell’età di un campione attraverso la misurazione del decadimento del carbonio-14, usata per risalire ai tempi di residenza delle acque sotterranee.
Acqua meteorica
Acqua dolce derivante dalle precipitazioni, infiltratasi nei sedimenti o nelle rocce del sottosuolo.
Infiltrazione marina
Fenomeno per cui l’acqua di mare penetra nei sedimenti o nelle falde acquifere costiere, modificando la composizione delle acque sotterranee.
Tempi di residenza
Periodo di tempo durante il quale una molecola d’acqua rimane all’interno di un sistema, come un’acquifero sottomarino.
Cicli biogeochimici costieri
Processi naturali che coinvolgono lo scambio di sostanze chimiche, nutrienti e gas tra terra e mare, influenzati dalle acque sotterranee.
Scarico di acque sotterranee
Deflusso di acque sotterranee verso l’oceano, che trasporta nutrienti, carbonio e altri elementi important per gli ecosistemi marini.
Sedimenti interstiziali
Spazi pieni di fluidi tra i granuli di sedimenti marini, dove possono essere presenti acque sotterranee.
Idrogeologia offshore
Studio delle acque sotterranee e delle loro dinamiche sotto il livello del mare, nelle aree costiere o al largo.
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