Nel cambiamento climatico globale si nasconde una domanda scientifica cruciale: l'Oceano Meridionale, il più grande serbatoio oceanico di anidride carbonica del pianeta, dispone davvero di un meccanismo naturale di compensazione capace di intensificarsi con il riscaldamento globale? Per anni, la cosiddetta fertilizzazione con ferro è stata considerata una risposta plausibile: il progressivo scioglimento dei ghiacci antartici avrebbe liberato ferro nelle acque circostanti, alimentando la crescita del fitoplancton e dunque l'assorbimento di CO₂ dall'atmosfera. Un nuovo studio condotto da ricercatori della Rutgers University-New Brunswick mette però seriamente in discussione questa ipotesi, dimostrando che il contributo del ferro glaciale alle acque dell'Oceano Meridionale è stato sistematicamente sovrastimato.
La ricerca, pubblicata sulla rivista peer-reviewed Communications Earth and Environment, si distingue per aver effettuato misurazioni dirette sul campo piuttosto che affidarsi a simulazioni computazionali, colmando un vuoto metodologico che aveva a lungo limitato la precisione dei modelli climatici. Rob Sherrell, professore del Dipartimento di Scienze Marine e Costiere della Rutgers School of Environmental and Biological Sciences e investigatore principale dello studio, ha definito questi dati «le misurazioni più precise mai ottenute del flusso di ferro da un ghiacciaio antartico», sottolineando come le assunzioni precedenti necessitino ora di una profonda revisione.
Per comprendere l'importanza di questi risultati, occorre inquadrare il ruolo ecologico e climatico dell'Oceano Meridionale. Nonostante le acque antartiche rimangano al buio per mesi, esse ospitano fiorenti comunità di fitoplancton — microalghe che costituiscono la base della catena alimentare oceanica, nutrendo il krill da cui dipendono pinguini, foche e balene. Durante la fotosintesi, questi organismi assorbono grandi quantità di CO₂ atmosferica, facendo dell'Oceano Meridionale il maggiore sink oceanico per i gas serra a livello planetario. Il ferro è un nutriente limitante fondamentale per questa produzione biologica: in sua assenza, il fitoplancton non può proliferare nemmeno in presenza di luce e altri nutrienti.
Nel 2022, il team di ricerca si è imbarcato sul rompighiaccio statunitense Nathaniel B. Palmer — oggi dismesso — per raggiungere la Dotson Ice Shelf, nel Mare di Amundsen della Antartide occidentale, un'area responsabile della maggior parte dell'innalzamento del livello del mare indotto dallo scioglimento antartico. L'obiettivo era raccogliere campioni di acqua di disgelo direttamente alla fonte, ovvero nei punti in cui le acque oceaniche entrano nelle cavità sottoglaciali e in cui ne fuoriescono dopo aver interagito con il ghiaccio. Questa scelta metodologica rappresenta un significativo avanzamento rispetto ai modelli precedenti.
Nelle piattaforme glaciali galleggianti come la Dotson Ice Shelf, il processo di fusione è innescato principalmente dall'intrusione di acque oceaniche profonde relativamente calde nelle cavità sottostanti la calotta. Il team ha prelevato campioni sia ai punti di ingresso che di uscita di queste cavità, permettendo un confronto diretto delle concentrazioni di ferro nelle diverse fasi del processo. Venkatesh Chinni, ricercatore postdottorale e primo autore dello studio, ha poi analizzato in laboratorio nel New Jersey sia il ferro disciolto sia quello associato a particelle in sospensione.
Un contributo metodologico decisivo è venuto dalla collaborazione con Jessica Fitzsimmons e Janelle Steffen della Texas A&M University, che hanno analizzato i rapporti isotopici del ferro per determinarne l'origine, operando una vera e propria «impronta digitale» geochimica dell'elemento. Le analisi isotopiche preliminari sono state condotte nel laboratorio di Tim Conway dell'Università della Florida del Sud, consentendo di distinguere il ferro proveniente dalla fusione del ghiaccio da quello derivante da altre sorgenti.
I risultati hanno sorpreso gli stessi ricercatori. Il contributo dell'acqua di disgelo al ferro disciolto totale in uscita dalla cavità si è rivelato pari a soltanto il 10%. La fonte dominante è risultata essere l'acqua oceanica profonda, che contribuisce per il 62%, mentre i sedimenti del fondale continentale ne forniscono un ulteriore 28%. In altre parole, quasi nove decimi del ferro disponibile in queste acque non proviene dalla fusione glaciale come si supponeva, ma da processi oceanici e sedimentari indipendenti dall'accelerazione del disgelo.
Le firme isotopiche hanno rivelato anche un meccanismo inatteso che si svolge al di sotto del ghiacciaio stesso. I dati suggeriscono la presenza di uno strato liquido di acqua di fusione privo di ossigeno disciolto tra il substrato roccioso e la calotta glaciale. In condizioni anossiche, gli ossidi di ferro solidi presenti nelle rocce si solubilizzano con maggiore facilità, rilasciando ferro nell'acqua. Secondo Chinni, questo processo subglaciale — legato all'abrasione meccanica della roccia da parte del ghiacciaio in movimento — potrebbe contribuire al pool di ferro oceanico in misura superiore rispetto alla semplice fusione della calotta.
Come ha precisato Sherrell, «l'acqua di disgelo trasporta pochissimo ferro, e la maggior parte di quello che trasporta proviene dalla frantumazione e dissoluzione del substrato roccioso nello strato liquido tra la roccia e il ghiacciaio, non dal ghiaccio che alimenta l'innalzamento del livello del mare». Questa distinzione ha conseguenze dirette per i modelli climatici: se il ferro nell'Oceano Meridionale non aumenta proporzionalmente con l'accelerazione della fusione glaciale, la retroazione climatica positiva attribuita alla fertilizzazione con ferro potrebbe essere molto meno rilevante di quanto stimato.
I ricercatori sottolineano che questi risultati, pur solidi dal punto di vista metodologico, sono stati ottenuti studiando un singolo sistema glaciale — la Dotson Ice Shelf — e che occorrerà estendere le misurazioni ad altre piattaforme del continente antartico prima di generalizzare le conclusioni. La complessità dei flussi di ferro sottomarini, la variabilità stagionale e le interazioni tra acque profonde, sedimenti e substrato roccioso richiedono campagne di misurazione sistematiche su scala più ampia.
Le implicazioni per la modellistica climatica sono tuttavia immediate: i parametri relativi al contributo glaciale al ferro oceanico dovranno essere riconsiderati nei modelli che proiettano la capacità di assorbimento di CO₂ dell'Oceano Meridionale in scenari di riscaldamento futuro. Se la fertilizzazione con ferro di origine glaciale è sovrastimata, i modelli potrebbero aver attribuito all'oceano antartico una resilienza climatica superiore a quella reale, con potenziali implicazioni per le proiezioni sulle concentrazioni atmosferiche di CO₂ a lungo termine.
