Un escursionista percorre il ghiacciaio Commonwealth nella valle di Taylor, una delle tre valli secche McMurdo in Antartide, dove è stato condotto lo studio. Credit: Eli Duke/ CC BY-SA 2.0.
Molti studi condotti nella regione del Polo Nord hanno rivelato che la stabilità del permafrost - il terreno che rimane a 0 °C o al di sotto per almeno due anni - svolge un ruolo essenziale nel ciclo del carbonio, determinando la quantità di carbonio che viene rilasciata nell'atmosfera invece di rimanere intrappolata nel suolo. Tuttavia, si sa molto poco sul rilascio di gas serra dal permafrost antartico. Un gruppo guidato da Livio Ruggiero e Alessandra Sciarra, dell'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, ha deciso di indagare.
Nell'emisfero meridionale, i terreni con permafrost si trovano ad altezze elevate nelle isole sub-antartiche, nella penisola antartica e nelle aree libere dai ghiacci del continente antartico. "La maggior parte degli studi precedenti si è concentrata sulla penisola antartica, con pochissimi studi sul continente", afferma Sciarra. Durante l'estate australe 2019-2020, il team ha misurato le concentrazioni al suolo di gas (tra cui anidride carbonica, metano, elio e idrogeno) e il flusso di CO2 all'interfaccia tra il permafrost e lo strato di suolo sovrastante, chiamato strato attivo, su un'area di oltre 20 km2. L'area si trova nella Taylor Valley, la più meridionale delle tre grandi valli secche McMurdo nelle Montagne Transantartiche, la più grande regione libera dai ghiacci in Antartide.
I ricercatori hanno studiato le potenziali emissioni dal permafrost, scoprendo concentrazioni anomale dei diversi gas e flussi di CO2 in superficie superiori a quanto ci si aspetterebbe a causa della "normale" respirazione del suolo causata dall'attività microbica1. In particolare hanno trovato concentrazioni fino al 3,4% di anidride carbonica e concentrazioni significative di metano ed elio alla base dello strato attivo, e hanno usato metodi statistici per stimare emissioni di CO2 di 15 tonnellate al giorno dall'intera area, il che è da 1 a 2 ordini di grandezza più dei valori trovati dai pochi studi precedenti.
Gli scienziati non sono ancora sicuri dei meccanismi responsabili di questo rilascio di gas. Il permafrost è generalmente una barriera al movimento e alla fuoriuscita dei gas, ma faglie e fratture sotterranee possono causare concentrazioni anomale di gas in superficie, più elevate rispetto a quelle più profonde. La misurazione delle emissioni di gas dal suolo permette di ricostruire una mappa di faglie e fratture, ed è la prima volta che questo metodo viene applicato in Antartide. In particolare, è la prima volta che gli scienziati misurano la distribuzione dei gas su un’ area vasta anziché in un punto e un momento specifici. "Più si ha una distribuzione spaziale omogenea e più ampia è l'area coperta, più è possibile capire se c'è fuoriuscita di gas o meno, dove viene rilasciato il gas e se c'è una presenza collegata di faglie", aggiunge Sciarra.
Questo lavoro ha prodotto una mappa delle emissioni di CO2 che può servire come punto di partenza per ulteriori ricerche, che potranno valutare l'origine di questi gas e monitorare le emissioni di gas serra dal permafrost antartico, per capire come esse contribuiscano al riscaldamento globale e a loro volta ne siano influenzate.
