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livello elementare
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ARGOMENTO: OCEANOGRAFIA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: OCEANO ARTICO E ANTARTICO
parole chiave: brinicles
In inverno, in montagna si possono osservare dei lunghi e sottili ghiaccioli pendere dai rami degli alberi e dalle grondaie delle case come stalattiti. Non tutti sanno che questo bizzarro fenomeno può avvenire anche nelle profondità dell’oceano, creando ghiaccioli di salamoia che vengono chiamati scientificamente brinicle. Queste “stalattiti di mare” sono anche chiamate ghiaccioli di morte in quanto, nella loro formazione, congelano ed uccidono qualsiasi organismo con cui vengono in contatto.
Un tocco mortale
L’esistenza di brinicle fu scoperta nel 1960; gli scienziati hanno ipotizzato che la vita sulla Terra potrebbe aver avuto origine da queste bizzarre stalattiti nei mari polari. Ma come si generano? Quando il ghiaccio marino si sviluppa in Artico e Antartico, le impurità saline sono espulse per cui l’acqua circostante il ghiaccio diventa più salina. Fisicamente viene abbassata la sua temperatura di congelamento ed aumenta la sua densità. La salamoia è più fredda del punto di congelamento dell’acqua di mare poiché, come sappiamo, l’acqua ricca di sali congela a temperature più basse (questo è il motivo per cui in inverno si butta il sale sulle strade per evitare che si formi il ghiaccio). Questo impedisce il congelamento dell’acqua e la fa affondare. Poiché questa salamoia è molto fredda, scendendo verso il fondo congela l’acqua circostante creando dei veri e propri candelotti di ghiaccio che, quando raggiungono il fondo marino, con un tocco mortale creano una rete di ghiaccio che si diffonde congelando tutto ciò con cui viene a contatto.
Il suo effetto devastante colpisce l’ambiente biologico circostante, in particolare animali come stelle marine e ricci di mare. Nel 2011, gli operatori della BBC in Antartide hanno filmato per primi la formazione di questo straordinario fenomeno, utilizzando delle telecamere a time-lapse, che hanno immortalato il fenomeno che avviene ad una temperatura dell’acqua inferiore lo zero termico.
Esiste qualche legame con le fumarole scoperte negli abissi?
Una ricerca recente spiega come queste strane appendici di ghiaccio potrebbero essere un ambiente privilegiato nel quale la vita potrebbe essersi in origine evoluta. L’osservazione più interessante è che nella loro formazione creano gradienti chimici, potenziali elettrici e membrane, condizioni necessarie per la formazione della vita. Stranamente, qualcosa di simile, avviene anche nelle bocche idrotermali che sono al centro dell’attenzione di molti biologi per comprendere come si sarebbe potuta formare la vita sul nostro pianeta.
Formazione di un brinicle; (1) Quando avviene il congelamento dell’acqua, la maggior parte delle impurità viene respinta dai cristalli d’acqua, il ghiaccio marino è molto poroso, le cavità tra ghiaccio contengono acqua di salamoia e soluzione salina, (2) l’acqua circostante diventa più salina man mano che perde la salamoia. (3) L’acqua ricca di salamoia rimane liquida, e l’aumento della densità provoca l’affondare di questa quantità di acqua dando via alla creazione di un “brinicle”. (4) I suoi bordi esterni iniziano ad accumulare uno strato di ghiaccio che raffreddato da questo getto sotto il suo punto di congelamento, si alza come una forma tubolare diventando autosufficiente. (5) Il getto freddo a flusso abbattuto continua a crescere e raggiunge il fondo marino. (6) Continuerà ad accumulare ghiaccio con il congelamento dell’acqua circostante.- autore Nix SunyataBRINICLE FORMATION nixsyt.gif – Wikimedia Commons
Uno studio, pubblicato sulla rivista American Chemical Society Langmuir, suggerisce che i brinicle possano formarsi nello stesso modo dei black smoker degli abissi. Queste incredibili sorgenti idrotermali generano anch’esse delle strutture verticali (anche se rivolte verso l’alto) facendo fuoriuscire acque saline bollenti dal fondo marino. Gli scienziati hanno scoperto per la prima volta queste strane sorgenti idrotermali nel 1977 mentre esploravano un promontorio oceanico vicino alle isole Galapagos. Con loro stupore, gli scienziati hanno anche scoperto che le bocche idrotermali erano circondate da un gran numero di organismi che non erano mai stati visti prima. Queste comunità biologiche dipendono dai processi chimici che derivano dall’interazione tra acqua di mare ed il magma caldo sottostante, associato ai vulcani sottomarini. In questo caso l’acqua calda, ricca di ioni minerali, viene espulsa ed inizia a dissolversi formando un “guscio” poroso che si estende verso l’alto. L’acqua poi precipita, passando da una alta ad una bassa concentrazione salina, e spinge di fatto l’acqua più ricca di metalli a fuoriuscire e quindi a ripetere il processo. Il filmato sottostante, da inferno dantesco, ce le mostra nella loro bellezza. La cosa incredibile è che anche in queste condizioni estreme la vita continua ad esistere. A quelle profondità, essendo la luce solare completamente assente, molti organismi, per poter sopravvivere, devono trasformare il metano ed i composti solforati in energia attraverso un processo detto chemiosintesi.
Foto di una delle più grandi concentrazioni di Riftia Pachyptila osservata, con anemoni e bivalvi nelle immediate vicinanze. L’immagine originale è stata modificata aumentando la luminosità – Biblioteca di Flickr Noaa – Programma NOAA Okeanos Explorer, Galapagos Rift Expedition 2011
Riftia tube worm colony Galapagos 2011.jpg – Wikimedia Commons
Di questi organismi si cibano forme di vita più complesse, come i “vermi tubicoli” (Riftia pachyptila). Questi vermi tubo, non avendo un apparato boccale né un tubo digerente, assorbono i nutrienti direttamente nei loro tessuti. I vermi tubo hanno infatti delle branchie rossastre (visibili nell’immagine) che contengono emoglobina. Essa si combina con l’idrogeno solforato e lo trasferisce ai batteri all’interno del tubo. Un luogo decisamente affollato visto che ben 285 miliardi di batteri per grammo di tessuto vivono al suo interno. Simbioticamente i batteri nutrono il verme con composti di carbonio, depositando poi dei minerali alla base delle fumarole, di fatto completando il ciclo vitale.
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Un processo antico che da milioni di anni svolge la sua funziona nelle profondità degli oceani. E se, come alcuni scienziati hanno ipotizzato, avvenisse qualcosa di analogo anche nelle acque gelide antartiche ed artiche? Condizioni estreme di sviluppo di forme viventi la cui conoscenza aprirebbe nuove conoscenza anche sulla vita su altri pianeti del sistema solare, dove giacciono oceani ancora tutti da scoprire. La ricerca continua.
in anteprima: fotogramma estratto dal filmato
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ammiraglio della Marina Militare Italiana (riserva), è laureato in Scienze Marittime della Difesa presso l’Università di Pisa ed in Scienze Politiche cum laude all’Università di Trieste. Analista di Maritime Security, collabora con Centri di studi e analisi geopolitici italiani ed internazionali. È docente di cartografia e geodesia applicata ai rilievi in mare presso l’I.S.S.D.. Nel 2019, ha ricevuto il Tridente d’oro dell’Accademia delle Scienze e Tecniche Subacquee per la divulgazione della cultura del mare.
