Come gli archivi congelati dell'Artico svelano la storia del clima
(DMN-AI11_24)
La paleoclimatologia studia il clima passato grazie alle carote di ghiaccio, che rivelano atmosfera, temperature e CO₂ di migliaia di anni fa.
La paleoclimatologia studia il clima del passato grazie alle carote di ghiaccio, estratte dalle calotte polari. Queste racchiudono bolle d’aria antiche che permettono di analizzare la composizione chimica dell’atmosfera, come isotopi di ossigeno e berillio-10. Gli scienziati ricostruiscono così temperature, attività solare e livelli di CO₂. Questa “memoria congelata” aiuta a comprendere il clima e a prevedere i cambiamenti futuri.
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News. Little Dome C: una finestra su 1,5 milioni di anni di storia Nel 2025, il team internazionale che lavora al sito Little Dome C ha estratto una carota di ghiaccio eccezionale, capace di registrare la storia climatica fino a 1,5 milioni di anni fa. |
Viaggio nel tempo: i segreti nascosti nelle carote di ghiaccio
Immagina di avere una macchina del tempo, non per spostarti nel futuro, ma per tornare indietro nel passato e scoprire come era il clima sulla Terra migliaia di anni fa. Questo viaggio è possibile grazie a un prezioso archivio naturale: le carote di ghiaccio.
Intrappolate nelle profondità delle calotte polari, queste carote sono come capsule del tempo che conservano le impronte digitali del clima passato. Le bollicine d'aria al loro interno sono vere e proprie istantanee dell'atmosfera di epoche remote.
Analizzando la composizione di queste bolle, gli scienziati possono ricostruire con precisione l'evoluzione della temperatura nel corso dei millenni. Ad esempio, gli isotopi dell'ossigeno sono veri e propri indicatori delle temperature passate. Più ce ne sono, più faceva freddo.
Ma le carote di ghiaccio ci raccontano molto di più che semplici variazioni di temperatura. Al loro interno sono custodite le tracce di eventi catastrofici come eruzioni vulcaniche, incendi boschivi e tempeste di polvere. Piccole particelle di cenere vulcanica o polline fossile ci permettono di datare questi eventi e di capire come hanno influenzato il clima globale.
Anche il Sole ha un ruolo fondamentale nel determinare il clima terrestre. Le carote di ghiaccio ci permettono di studiare l'attività solare del passato, rivelando periodi di intensa o scarsa attività.
A questi dati si aggiungono informazioni sulla composizione chimica dell'atmosfera, sulle precipitazioni ed eventi geologici
Pertanto, analizzando l'aria rimasta intrappolata nelle carote di ghiaccio, è possibile ricostruire lo stato dell'atmosfera presente nel momento in cui è rimasta inglobata nel ghiaccio stesso. In realtà, c'è una piccola incertezza, e si riferisce al fatto che, dal momento in cui avviene la precipitazione nevosa al momento in cui il ghiaccio sigilla l'atmosfera al suo interno, possono passare diversi anni (fino ad un centinaio).
NOTA. Le carote di ghiaccio offrono un modo unico per studiare l'attività solare passata. Esse contengono infatti isotopi del berillio, in particolare il berillio-10 (10Be), che viene prodotto nell'atmosfera terrestre quando i raggi cosmici interagiscono con gli atomi di ossigeno e azoto. Il 10Be ha un'emivita di 1,36 milioni di anni, quindi si accumula nel ghiaccio e può essere misurato con grande precisione.
Meccanismo di intrappolamento dell’aria nei ghiacci
Un cilindro di ghiaccio estratto dalle profondità delle calotte polari è un archivio climatico che custodisce segreti di centinaia di migliaia di anni. Questo è il mondo della paleoclimatologia, la scienza che ci permette di decifrare il clima del passato attraverso le testimonianze congelate nel tempo.
Gli scienziati si avventurano nelle regioni polari per estrarre queste preziose carote di ghiaccio. Fin dagli anni '60, le perforazioni in Groenlandia e Antartide hanno rivelato strati di ghiaccio che raccontano la storia del clima terrestre. Un campione di oltre 3000 metri, estratto dalla Groenlandia, ci ha svelato i segreti di oltre 100.000 anni di clima.
Ma come fanno gli scienziati a leggere queste storie congelate?
Ogni anno, la neve si deposita sulle calotte polari, formando strati distinti. La neve estiva, con la sua struttura cristallina unica, si distingue dalla neve invernale, creando un registro annuale visibile nelle carote di ghiaccio. Queste stratificazioni, come gli anelli di un albero, ci permettono di datare con precisione gli eventi climatici del passato
Nel cuore delle calotte polari, la neve che cade ogni anno si compatta lentamente, strato dopo strato, formando ghiaccio. Questo ghiaccio non è solo acqua congelata: è un archivio naturale che conserva tracce dell’atmosfera terrestre, della temperatura e persino delle eruzioni vulcaniche avvenute migliaia di anni fa. (credit RDM - CC BY 4.0)
Come si leggono le carote di ghiaccio?
La paleoclimatologia non si ferma all'analisi visiva. Gli scienziati hanno sviluppato tecniche sofisticate per misurare le tracce di elementi chimici presenti nel ghiaccio. L'ossigeno-18, un isotopo più pesante dell'ossigeno comune, ci fornisce un'indicazione delle temperature passate. Più ossigeno-18 è presente, più calda era la Terra al momento della formazione del ghiaccio.
Le bolle d’aria presenti nel ghiaccio ci raccontano l’evoluzione della CO₂, del metano e di altri gas serra.
Sezione lunga 19 cm di una carota di ghiaccio nella quale è possibile distinguere i singoli strati annuali. Le frecce indicano i periodi estivi. (Fonte: NOAA - pubblico dominio)
La vera magia avviene con l'analisi delle bolle d'aria intrappolate nel ghiaccio. Queste bolle, come capsule del tempo, conservano campioni dell'atmosfera del passato. Analizzando la composizione di questi gas, gli scienziati possono ricostruire la concentrazione di gas serra come l'anidride carbonica (CO2), il metano (CH4) e biossido di azoto (N2O).
La concentrazione di CO2, in particolare, è un indicatore chiave delle temperature globali. Le carote di ghiaccio ci hanno rivelato che i periodi di alta concentrazione di CO2 coincidono con periodi di riscaldamento, mentre i periodi di bassa concentrazione di CO2 coincidono con le ere glaciali.
La paleoclimatologia una chiave per il passato del nostro pianeta
Grazie allo studio degli strati di ghiaccio e delle bolle d'aria intrappolate al loro interno, la paleoclimatologia permette di toccare con mano il passato del nostro pianeta.
I ghiacciai e le calotte polari sono come archivi naturali, dove il tempo è congelato in strati successivi. Ogni strato di ghiaccio rappresenta un anno di accumulo di neve, e le bolle d'aria intrappolate al suo interno conservano un campione dell'atmosfera di quel preciso momento. Gli scienziati hanno sviluppato tecniche per datare con precisione questi strati e queste bolle, permettendoci di ricostruire la storia del clima del nostro pianeta.
Tecniche di datazione: un mosaico di metodi
La stratigrafia, simile al conteggio degli anelli di un albero, ci permette di risalire indietro nel tempo anno per anno, soprattutto per i ghiacci più recenti. L'analisi degli isotopi dell'ossigeno, invece, ci svela le temperature del passato, offrendoci una visione dettagliata dei cambiamenti climatici nel corso dei millenni. La datazione radiometrica, come il metodo del radiocarbonio, ci permette di datare le bolle d'aria fino a circa 50.000 anni fa. Infine, le tracce di eventi noti, come eruzioni vulcaniche, fungono da marcatori temporali, permettendoci di datare con precisione specifici strati di ghiaccio.
Certo, la datazione degli strati di ghiaccio non è un compito semplice. I margini di errore possono variare a seconda del metodo utilizzato e dell'età del ghiaccio. Ma la combinazione di diversi metodi permette di ridurre questi margini e di ottenere una datazione il più precisa possibile.
La paleoclimatologia: una finestra sul passato, una bussola per il futuro
La paleoclimatologia non è solo un viaggio affascinante nel passato. È anche una bussola per il futuro. Studiando i cambiamenti climatici del passato, possiamo comprendere meglio le dinamiche del clima e prevedere le conseguenze dei cambiamenti climatici attuali. Il ghiaccio, con la sua memoria millenaria, ci offre una testimonianza preziosa del nostro passato e ci aiuta a costruire un futuro più sostenibile.
La temperatura della Terra nel passato
La Terra ha 4,5 miliardi di anni e la paleoclimatologia è arrivata a studiare il clima della Terra fino a circa 2,5 miliardi di anni. A tale epoca, infatti, arrivano le rocce e i fossili più antichi attraverso i quali è possibile ricostruire, in maniera più o meno approssimata, il clima terrestre. Attraverso l'analisi climatica terrestre si sono potuti individuare dei cicli climatici precisi che si ripetono nel tempo con intervalli di tempo alquanto regolari.
Questa figura mostra i cambiamenti della temperatura antartica durante gli ultimi cicli glaciali/interglaciali dell'epoca glaciale e confrontato con i cambiamenti del volume di ghiaccio globale. Il giorno presente è sulla sinistra. Le variazioni nel volume del ghiaccio globale e i cambiamenti nella temperatura antartica sono fortemente correlati. Le righe orizzontali indicano la temperatura e il volume di ghiaccio attuali. (progetto Global Warming Art)Le misurazioni sono state effettuate in due siti distinti in Antartide - uno nella stazione di Vostok e l'altra in una posizione separata chiamata EPICA. (credit Langexp CC BY-SA 3.0 )
I ghiacci, gli anelli degli alberi e altri studi paleontologici suggeriscono che le temperature che vengono attualmente misurate sono insolite e non hanno precedenti durante i precedenti 1300 anni. L'ultima volta che le regioni polari erano più calde dei livelli attuali di temperatura era più di 125.000 anni fa. È anche degno di nota il fatto che, a quel tempo, le riduzioni dei volumi di ghiaccio polare provocarono un aumento significativo del livello del mare e la ricollocazione di molte linee costiere dalle loro posizioni originali.
Alla ricerca del ghiaccio più antico – Il progetto Beyond EPICA
Nel cuore remoto dell’Antartide, in uno dei luoghi più inospitali del pianeta, prende forma una delle imprese scientifiche più ambiziose del nostro tempo: Beyond EPICA – Oldest Ice. Coordinato dall’Istituto di Scienze Polari del CNR e finanziato dall’Unione Europea, il progetto punta a recuperare ghiaccio risalente fino a 1,5 milioni di anni fa, un archivio naturale capace di raccontare l’evoluzione del clima terrestre con una precisione impossibile da ottenere con altri metodi.
Un laboratorio a cielo aperto: Little Dome C
Il sito scelto per il carotaggio, Little Dome C, si trova sull’altopiano antartico, a oltre 3.200 metri di quota e a centinaia di chilometri da qualsiasi base permanente. Qui, squadre internazionali lavorano in condizioni estreme per perforare la calotta glaciale fino a circa 3.000 metri di profondità. Ogni metro estratto è un viaggio indietro nel tempo: le bolle d’aria intrappolate nel ghiaccio conservano la composizione dell’atmosfera del passato, permettendo di ricostruire temperature, concentrazioni di CO₂ e cicli climatici. (leggi anche...)
Perché cercare il ghiaccio più antico
Il cuore scientifico del progetto è lo studio della transizione del Medio Pleistocene, un periodo in cui i cicli glaciali della Terra cambiarono ritmo, passando da oscillazioni di 41.000 anni a cicli di circa 100.000 anni. Questo passaggio, ancora poco compreso, potrebbe rivelare come il clima terrestre risponde alle variazioni orbitali e ai livelli di gas serra, offrendo un confronto diretto con il riscaldamento attuale, molto più rapido e di origine antropica.
Un’impresa tecnica e culturale
Beyond EPICA non è solo un progetto di perforazione: è un ponte tra passato e futuro. Capire come il clima è cambiato naturalmente nel corso di milioni di anni aiuta a interpretare le dinamiche attuali e a migliorare i modelli che prevedono l’evoluzione del riscaldamento globale. È anche un esempio di cooperazione internazionale, che unisce competenze europee e tecnologie avanzate in un contesto estremo.
Il viaggio del ghiaccio verso l’Europa
Una volta estratte, le carote vengono trasportate con cura a bordo della nave italiana Laura Bassi, attraversano l’Oceano Australe e arrivano a Trieste, dove vengono temporaneamente stoccate. Da qui proseguono verso i laboratori specializzati di Bremerhaven, in Germania, dove iniziano le analisi più delicate: datazione, misurazione dei gas intrappolati, ricostruzione delle temperature e studio delle particelle atmosferiche.
Dataset Paleoclimatici
Per esplorare i dati reali usati dagli scienziati per ricostruire il clima antico? Ecco alcune risorse affidabili:
NOAA Paleoclimate Dataset Gallery – Visualizzazioni e mappe interattive basate su carote di ghiaccio, anelli degli alberi, sedimenti marini e altro
Paleo Data Search – NCEI – Motore di ricerca per oltre 10.000 dataset paleoclimatici, con possibilità di filtrare per località, periodo storico e tipo di materiale
Glossario
| Termine | Significato |
| Carote di ghiaccio | Cilindro estratto da una calotta glaciale, usato per analizzare il clima passato |
| Isotopo | Variante di un elemento chimico con diverso numero di neutroni (es. O¹⁸, H²) |
| CO2 | Anidride carbonica, gas serra che contribuisce al riscaldamento globale |
| Proxi climatico | Indice indiretto del clima (es. bolle d’aria, pollini, sedimenti) |
| Paleoclimatologia | Studio del clima del passato attraverso archivi naturali |
| EPICA - Beyond EPICA | Progetti internazionali per estrarre carote di ghiaccio in Antartide |
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