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Che cosa unisce le forme di vita microbiche subglaciali antartiche con le lune di Giove e Saturno? di Andrea Mucedola

livello elementare

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ARGOMENTO: BIOLOGIA
PERIODO: ODIERNO
AREA: ANTARTIDE
parole chiave: Antartide, Weddell Polynya, lago subglaciale

Lo scioglimento dei ghiacci antartici, oltre alle variazioni chimico-fisiche dell’ambiente,  stanno rivelando un mondo scomparso da migliaia se non milioni di anni. Nel dicembre 2018 è stata scoperta un’enorme voragine nel ghiaccio dell’Antartide, stimata della dimensione di circa 80000 chilometri quadrati (30000 miglia quadrate), a centinaia di chilometri dal bordo della banchisa che ricopre la superficie marina nel mare di Weddel. In realtà non è la prima volta che avviene un fenomeno simile. Nel 1974, una voragine di dimensioni ancora maggiori (250,000 chilometri quadrati) si aprì nello stesso luogo.

la posizione della voragine nel ghiaccio marino che ricopre il Mare di Weddell intorno all’Antartide in questa immagine satellitare dal 25 settembre 2017. SOCCOM

Nel linguaggio specialistico geografico, queste voragini sono chiamate polinia. Esse sono aree di acqua marina libere dai ghiacci, circondate dalla banchisa. La parola deriva dal russo полынья, un’apertura naturale nel ghiaccio, parola adottata nel XIX secolo dagli esploratori polari per descrivere queste porzioni navigabili del mare ghiacciato. Senza l’effetto isolante della copertura di ghiaccio marino, un polinia consente all’atmosfera e all’oceano di scambiare calore, portando impatti significativi sul clima.

Ma c’è qualcosa di più
Un team di ricercatori, composto da scienziati dell’Università di Toronto e del progetto Southern Ocean Carbon and Climate Observations and Modelling (SOCCOM), stava monitorando l’area con la tecnologia satellitare quando ha scoperto l’enorme voragine nell’estate antartica del 2018. La ricerca ha suscitato molto interesse per le ricadute possibili che vanno oltre i noti problemi ambientali, spingendosi nelle profondità alla ricerca di laghi profondi che ci possono riservare molte sorprese. In altre parole le profondità della voragine sono una finestra in un mondo sepolto da una fredda coltre da centinaia di millenni. I ricercatori hanno appena iniziato a esplorare i laghi sub-glaciali dell’Antartide, che sembrano essere abitati da microorganismi sconosciuti.

Queste voragini sono degli ecosistemi autosufficienti che hanno attirato l’attenzione degli ecologisti che rappresentano degli straordinari “microcosmi naturali” per studiare le comunità microbiche antiche. Da uno studio effettuato su tre ghiacciai nella Valle di Taylor, utilizzando il sequenziamento del DNA per misurare la diversità delle comunità batteriche al loro interno, è stato scoperto che per due di questi ghiacciai esiste una forte relazione tra dimensione delle voragini  e la diversità filogenetica batterica. I dati raccolti alla Taylor Valley hanno dimostrato che queste aperture hanno una forte strutturazione spaziale, con scale da uno a diverse centinaia di chilometri, e sostengono l’ipotesi che questi “buchi sporchi” sui ghiacciai siano delle isole ecologiche nella criosfera.

Vi chiederete quale sia l’utilità di questi studi

Questa ricerca apre la strada ad altre che vanno molto più lontano, negli spazi siderali a milioni di chilometri dal nostro pianeta, sotto i ghiacci di lune ghiacciate dove in enormi oceani freddi e salati potrebbero esistere forme di vita aliene.

Encelado

Questa ricerca apre la strada ad altre che vanno molto più lontano, negli spazi siderali a milioni di chilometri dal nostro pianeta, sotto i ghiacci di lune ghiacciate, come Encelado, dove in enormi oceani freddi e salati potrebbero esistere forme di vita aliene. Encelado è uno dei tre corpi celesti del sistema solare esterno (gli altri sono Io, un luna di Giove, e Tritone di Nettuno) dove sono state osservate delle eruzioni attive. Le analisi dei gas emessi hanno suggerito che esse possano essere state generate da sistemi di acqua liquida sotto la superficie ghiacciata. Questo fa ipotizzare che vi siano le condizioni per lo sviluppo di forme aliene di vita microbiche simili a quelle ritrovate nei laghi sotto i ghiacci antartici.

Non stiamo andando troppo in là con la fantasia. Nel 1999, il geologo John Priscu della Montana State University di Bozeman (USA), durante le sue campagne aveva già trovato tracce di vita sul ghiaccio antartico a un centinaio di metri di profondità nel lago di Vostok, il sesto lago più grande del pianeta, che era stato trivellato da una spedizione russa. Nel 2013 una nuova spedizione di Priscu ha perforato il ghiaccio del lago Whillans, a 800 metri di profondità, trovando molti microorganismi nelle sue acque sotterranee. La scoperta è sorprendente, considerando le condizioni estreme di temperatura, e mostrano un rapporto microbiotico di uno a cento. I ricercatori ritengono che questi microorganismi siano giunti nel lago come plancton o particelle trasportate dall’acqua subglaciale proveniente dalle regioni interne del continente antartico.

Ma come si sono formati?
Parti profonde dei ghiacciai antartici sono al punto di fusione a causa della pressione sovrastante. L’acqua risultante ospita diversi ecosistemi microbiali subglaciali in grado di influire sui cicli biogeochimici globali. Questi habitat possono aver funzionato come rifugi durante le glaciazioni neo-proterozoiche. Tuttavia non è chiaro in che modo la vita in quegli ambienti potrebbe essere sopravvissuta durante le glaciazioni che perdurano da milioni di anni, in quanto l’energia proveniente dal carbonio organico dovrebbe estinguersi. Gli scienziati hanno ipotizzato che la generazione di H2 di origine abiogenica dovuta alla macinazione delle rocce glaciali potrebbe aver sostenuto la vita e la biodiversità nei rifugi subglaciali durante le glaciazioni globali estese del passato.

Università del Montana 2013 Field Team (Yongqin Liu, Amy Chiuchiolo, Heather Buelow, Justin Lawrence)

I ricercatori della Montana State University ritengono che l’azione macinante dei ghiacciai e delle lastre di ghiaccio contro le rocce di silicato antartiche, combinata con l’acqua, rilasci abbastanza idrogeno per sostenere l’archaea metanogenica, o microrganismi che producono metano. Di fatto queste acque profonde sono ancora poco conosciute. Se esistono forme di vita che si sono sviluppate ad alte pressioni e nella totale oscurità allora significa che la vita potrebbe essersi sviluppata anche su pianeti e satelliti esterni. Quindi queste ricerche ci possono portare molto lontano.

La domanda che ci possiamo porre è quali sono i rischi di andare a scavare nelle profondità portando in superficie microorganismi sconosciuti? Cosa vive sotto il ghiaccio dell’Antartide? Solo microorganismi o animali marini più evoluti?

 

Nel 2010 fu rivelato che ad Anyuysk, Siberia, era stato ritrovato nel permafrost un antico virus, sconosciuto perché oggi non presente,  che fu chiamato Pithovirus sibericum

Un virus primordiale
Nel 2000, una spedizione guidata da Jean-Michel Claverie e Chantal Abergel dell’Istituto mediterraneo di microbiologia, ritrovarono a Anyuysk, una remota città nella regione della Chukotka in Siberia, un virus sconosciuto. I ricercatori erano alla ricerca di nuovi organismi, congelati per decine di migliaia di anni nel permafrost in ambienti estremi. Usando la datazione al radiocarbonio, gli scienziati datarono l’età del suolo in un periodo da 34.000 a 37.000 anni. Nel 2010 fu rivelato che avevano trovato un nuovo virus  che fu chiamato Pithovirus sibericum, con una lunghezza di 1,5 micrometri, ovvero tra 10 e 100 volte più grande dei virus di dimensioni medie. Cosa si nasconde tra i ghiacci dell’Antartide che ci portano indietro di centinaia di migliaia se non milioni di anni? 

Un team di 25 scienziati sta confrontando le caratteristiche degli unici due laghi subglaciali esplorati in Antartide, il Whillan ed il Mercer, estraendo campioni di sedimento, materia organica e gas metano che potrebbe derivare da antiche foreste che furono ricoperte nelle ere geologiche dai ghiacci. Dopo 4 giorni di scavo il team ha realizzato un pozzo di 30 centimetri di diametro e 1.068 metri di profondità nel ghiacci, riuscendo a raccogliere 60 litri d’acqua dal lago sotterraneo. 

il buco nel mare ghiacciato- immagine satellitare NASA del 25 settembre 2018

I sedimenti raccolti contengono micro-fossili che indicano che l’area fu interessata dall’oceano primordiale più di un milione di anni fa. Priscu ritiene che in Antartide esistano oltre 400 laghi sotterranei che formano un ecosistema unico nel suo genere, situato tra il ghiaccio superficiale e la crosta continentale, attraversato da fiumi sotterranei che potrebbero collegare molti dei laghi individuati. Un mondo perduto che ci potrebbe riservare delle soprese.

Andrea Mucedola

      

 

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3 commenti

  1. 26/01/2019    

    Questa scoperta apre scenari decisamente affascinanti che ci portano a considerazioni che vanno oltre il lato scientifico. Vista la nostra impossibilità attuale a raggiungere corpi celesti lontani, gli scienziati sono costretti a dedurre dalle osservazioni delle sonde analogie con il nostro pianeta, ovvero a zone della terra in cui le condizioni sono simili a quelle nello spazio.

    • Francesco Brecciaroli Francesco Brecciaroli
      26/01/2019    

      Le nuove frontiere dell’esplorazione dello spazio con i satelliti che riescono a raggiungere le distanze che ci separano dal confine del nostro sistema solare potrebbero riservarci sorprese.

  2. Francesco Brecciaroli Francesco Brecciaroli
    25/01/2019    

    Articolo molto interessante. Per millenni abbiamo sempre immaginato la nostra Terra come un qualcosa di unico in un Universo vuoto. Negli ultimi decenni ci poniamo domande sulla vita in altri pianeti, ma sostanzialmente le discussioni su questo problema si sono sempre basate su immaginazioni, ragionamenti filosofici, teorie matematiche e/o fisiche, ma nessuna evidenza empirica su cui si possano costruire certezze scientifiche. Forse ora potrebbe essere scoperto il legame biologico della nostra Terra con il resto dell’Universo profondo. Consiglio di leggere il libro di Federico Di Trocchio “Il cammino della scienza”

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