Una nuova tecnica di campionamento dei ghiacci per studiare il cambiamento climatico
Con l’avanzare della ricerca scientifica, diventa sempre più importante comprendere le dinamiche del nostro pianeta e, in particolare, i cambiamenti climatici che lo hanno interessato nel corso dei millenni. Un team di ricercatori giapponesi ha sviluppato un nuovo sistema di campionamento basato su laser per analizzare la composizione dei carotaggi di ghiaccio prelevati dai ghiacciai, con l’obiettivo di ricostruire le variazioni di temperatura avvenute nel passato e comprendere meglio i cambiamenti climatici passati e presenti.
Il nuovo sistema di campionamento laser
Una risoluzione tre volte superiore
Il sistema, sviluppato dal laboratorio di Astro-Glaciologia del RIKEN Nishina Center in Giappone e guidato dalla ricercatrice Yuko Motizuki, presenta una risoluzione di profondità di 3 mm, circa tre volte inferiore rispetto a quella attualmente disponibile. Questo significa che è in grado di rilevare variazioni di temperatura verificatesi in periodi di tempo molto più brevi nel passato.
Il campionatore laser di fusione (LMS)
Il nuovo campionatore laser di fusione, o LMS, è progettato per aiutare a ricostruire i cambiamenti continui della temperatura annuale che si sono verificati da migliaia a centinaia di migliaia di anni fa. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Journal of Glaciology il 19 settembre.
Il processo di campionamento
Metodi standard e loro limitazioni
Attualmente esistono due metodi standard per il campionamento dei carotaggi di ghiaccio. Uno ha una precisione di profondità di circa 1 cm, il che significa che i dati degli anni con accumulo inferiore a 1 cm vengono persi e qualsiasi evento singolo che ha alterato drasticamente il clima potrebbe essere perso. L’altro metodo ha una buona precisione di profondità, ma distrugge la parte del campione necessaria per analizzare il contenuto di acqua, il modo principale con cui gli scienziati calcolano le temperature passate.
Il funzionamento del LMS
Il sistema LMS trasmette un fascio laser attraverso una fibra ottica con un ugello speciale in argento e pompa rapidamente il campione liquido, depositandolo infine in fiale di acciaio inossidabile. Una volta assemblato l’hardware speciale, i ricercatori hanno sperimentato per ottimizzare tre parti critiche del processo: la quantità di potenza per il laser, la velocità con cui inserire l’ugello nel nucleo mentre il laser fonde il ghiaccio e la velocità con cui il campione liquido viene aspirato. Con l’ottimizzazione, i ricercatori sono stati in grado di fondere il ghiaccio il più velocemente possibile, prevenire il surriscaldamento del laser e impedire che l’acqua di fusione diventi troppo calda, il che destabilizzerebbe gli isotopi critici e impedirebbe misurazioni corrette della temperatura.
Esperimento di prova
Come esperimento di prova, il team ha campionato un segmento di 15 cm di un nucleo di ghiaccio superficiale di Dome-Fuji di 50 cm, prelevato a circa 92 metri sotto la superficie del ghiaccio in Antartide. In un test, sono stati in grado di prelevare 51 campioni discreti a intervalli regolari di 3 mm lungo il segmento del nucleo di ghiaccio. Hanno misurato gli isotopi stabili di ossigeno e idrogeno che componevano l’acqua di fusione estratta dai campioni e hanno scoperto che corrispondevano bene a quelli prelevati manualmente, un processo praticabile solo in questo contesto di ricerca. Una buona corrispondenza significa che il processo di fusione laser non ha rovinato il campione e le temperature inferite sarebbero accurate.
Il prossimo passo per i ricercatori sarà utilizzare il sistema LMS, o una versione successiva aggiornata, per studiare i cambiamenti climatici legati alle variazioni naturali dell’attività solare.
