Una nuova missione per salvare il “ghiacciaio dell’apocalisse”

L’Arête Glacier Initiative ha raccolto 5 milioni di dollari per migliorare le previsioni sull’innalzamento del livello del mare ed esplorare la possibilità di ricongelare i ghiacciai in loco.

Il ghiacciaio Thwaites è una fortezza più grande della Florida, un muro di ghiaccio che raggiunge quasi 4.000 piedi sopra la roccia dell’Antartide occidentale, a guardia della bassa calotta glaciale alle sue spalle.

Ma una forte e calda corrente oceanica sta indebolendo le sue fondamenta e accelerando il suo scivolamento nel Mare di Amundsen. Gli scienziati temono che le acque possano rovesciare le pareti nei prossimi decenni, dando il via a un processo inarrestabile che potrebbe spaccare la calotta glaciale dell’Antartide occidentale.

Questo segnerebbe l’inizio di un disastro climatico globale. Il ghiacciaio stesso contiene abbastanza ghiaccio da innalzare il livello degli oceani di oltre un metro e mezzo, il che potrebbe inondare le coste e costringere decine di milioni di persone che vivono in zone basse ad abbandonare le loro case.

La perdita dell’intera calotta glaciale, che potrebbe richiedere ancora secoli, farebbe salire il livello del mare di 3 metri e ridisegnerebbe i contorni dei continenti.

Per questo motivo Thwaites è conosciuto come il ghiacciaio dell’apocalisse e gli scienziati sono ansiosi di capire quanto sia probabile un tale crollo, quando potrebbe verificarsi e se abbiamo il potere di fermarlo.

Gli scienziati del MIT e del Dartmouth College hanno fondato l’anno scorso l’Arête Glacier Initiative nella speranza di fornire risposte più chiare a queste domande. L’organizzazione di ricerca senza scopo di lucro si presenterà ufficialmente, lancerà il suo sito web e pubblicherà le richieste di proposte di ricerca oggi, 21 marzo, in concomitanza con la Giornata mondiale dei ghiacciai inaugurata dalle Nazioni Unite, come riporta in esclusiva MIT Technology Review.

Arête annuncerà inoltre di aver concesso le sue prime sovvenzioni, ciascuna di circa 200.000 dollari per due anni, a una coppia di ricercatori sui ghiacciai dell’Università del Wisconsin-Madison.

Uno dei principali obiettivi dell’organizzazione è studiare la possibilità di prevenire la perdita dei ghiacciai giganti, Thwaites in particolare, ricongelandoli fino alla base. Si tratterebbe di un intervento radicale nel mondo naturale, che richiederebbe un progetto ingegneristico massiccio e costoso in un ambiente remoto e insidioso.

Ma la speranza è che un simile mega-progetto di adattamento possa ridurre al minimo il trasferimento di massa dei rifugiati climatici, prevenire gran parte della sofferenza e della violenza che quasi certamente lo accompagnerebbero e aiutare le nazioni a preservare i trilioni di dollari investiti in grattacieli, strade, case, porti e aeroporti in tutto il mondo.

“Circa un milione di persone sono sfollate per ogni centimetro di innalzamento del livello del mare”, afferma Brent Minchew, professore associato di geofisica al MIT, che ha co-fondato l’Arête Glacier Initiative e ne sarà lo scienziato capo. “Se riuscissimo a ridurlo, anche di pochi centimetri, salvaguarderemmo le case di milioni di persone”.

Ma alcuni scienziati ritengono che l’idea sia una distrazione poco plausibile e molto costosa, che sottrae denaro, competenze, tempo e risorse a sforzi di ricerca polare più essenziali.

“A volte possiamo essere un po’ troppo ottimisti su ciò che l’ingegneria può fare”, dice Twila Moon, vice capo scienziato del National Snow and Ice Data Center dell’Università del Colorado Boulder.

“Due futuri possibili”

Minchew, che ha conseguito il dottorato in geofisica al Caltech, dice di essere stato attratto dallo studio dei ghiacciai perché si stanno rapidamente trasformando a causa del riscaldamento del mondo, aumentando i pericoli di innalzamento del livello del mare.

“Ma con il passare degli anni, sono diventato meno soddisfatto di raccontare semplicemente una storia drammatica su come stavano andando le cose e più aperto a pormi la domanda su cosa possiamo fare al riguardo”, dice Minchew, che tornerà al Caltech come professore quest’estate.

Lo scorso marzo ha co-fondato l’Arête Glacier Initiative insieme a Colin Meyer, professore assistente di ingegneria a Dartmouth, nella speranza di finanziare e dirigere la ricerca per migliorare la comprensione scientifica di due grandi questioni: Quanto è grande il rischio che l’innalzamento del livello del mare rappresenta nei prossimi decenni e se possiamo minimizzare questo rischio?

“Per affrontare entrambe le sfide sono necessari finanziamenti filantropici, perché non esistono fondi privati per questo tipo di ricerca e i finanziamenti governativi sono esigui”, afferma Mike Schroepfer, ex chief technology officer di Meta diventato filantropo per il clima, che ha fornito finanziamenti ad Arête attraverso la sua nuova organizzazione, Outlier Projects.

L’organizzazione non profit ha raccolto circa 5 milioni di dollari da Outlier e da altri donatori, tra cui il Navigation Fund, la Kissick Family Foundation, la Sky Foundation, la Wedner Family Foundation e la Grantham Foundation.

Minchew dice che hanno chiamato l’organizzazione Arête, principalmente perché è la cresta affilata della montagna tra due valli, generalmente lasciata indietro quando un ghiacciaio scolpisce i circhi su entrambi i lati. Dirige il movimento del ghiacciaio e ne viene modellata.

Vuole simboleggiare “due possibili futuri”, dice. “Uno in cui facciamo qualcosa; uno in cui non facciamo nulla”.

Miglioramento delle previsioni

La notizia in qualche modo rassicurante è che, anche con l’aumento delle temperature globali, potrebbero essere necessari migliaia di anni prima che la calotta antartica occidentale si sciolga completamente.

Inoltre, le previsioni di innalzamento del livello del mare per questo secolo variano generalmente da 0,28 metri (11 pollici) a 1,10 metri (circa tre piedi e mezzo), secondo l’ultimo rapporto del panel climatico delle Nazioni Unite. Quest’ultimo si verifica solo in uno scenario con emissioni di gas serra molto elevate (SSP5-8.5), che supera in modo significativo il percorso che il mondo sta percorrendo.

Ma c’è ancora una “bassa probabilità” che il livello degli oceani possa salire di quasi due metri (circa sei piedi e mezzo) entro il 2100 che “non può essere esclusa”, data la “profonda incertezza legata ai processi della calotta glaciale”, aggiunge il rapporto.

Secondo alcuni modelli, l’innalzamento di due metri del livello del mare potrebbe costringere quasi 190 milioni di persone a migrare lontano dalle coste, a meno che le regioni non costruiscano dighe o altre protezioni del litorale. Molte altre persone, soprattutto ai tropici, si troverebbero ad affrontare un maggiore pericolo di inondazioni.

Gran parte dell’incertezza su ciò che accadrà nel corso di questo secolo deriva dalla limitata comprensione da parte degli scienziati di come le calotte antartiche risponderanno alle crescenti pressioni climatiche.

L’obiettivo iniziale dell’Arête Glacier Initiative è quello di contribuire a restringere gli intervalli di previsione migliorando la nostra comprensione di come il Thwaites e altri ghiacciai si muovono, si sciolgono e si disgregano.

La gravità è la forza trainante che spinge i ghiacciai lungo la roccia e li rimodella mentre scorrono. Ma molte delle variabili che determinano la velocità di scorrimento si trovano alla base. Tra queste, il tipo di sedimenti lungo i quali scorre il fiume di ghiaccio, le dimensioni dei massi e degli affioramenti intorno ai quali si contorce, il calore e la forza delle acque oceaniche che lambiscono la sua superficie.

Inoltre, il calore che sale dalle profondità della terra riscalda il ghiaccio più vicino al suolo, creando uno strato d’acqua lubrificante che accelera lo scivolamento del ghiacciaio. Questa accelerazione, a sua volta, genera altro calore di attrito che scioglie ancora di più il ghiaccio, creando un effetto di retroazione auto-rinforzante.

Minchew e Meyer sono fiduciosi che il campo della glaciologia sia a un punto tale da poter accelerare i progressi nella previsione dell’innalzamento del livello del mare, grazie soprattutto al miglioramento degli strumenti di osservazione che stanno producendo un numero sempre maggiore di dati.

Ciò include una nuova generazione di satelliti in orbita attorno al pianeta, in grado di tracciare la forma mutevole del ghiaccio ai poli con risoluzioni molto più elevate rispetto al recente passato. Anche le simulazioni al computer di lastre di ghiaccio, ghiacciai e ghiaccio marino stanno migliorando, grazie alle crescenti risorse di calcolo e alle tecniche di apprendimento automatico.

Il 21 marzo, Arête pubblicherà una richiesta di proposte da parte di gruppi di ricerca per contribuire a uno sforzo di raccolta, organizzazione e pubblicazione aperta dei dati osservativi esistenti sui ghiacciai. Molte di queste informazioni, raccolte a caro prezzo, sono attualmente inaccessibili ai ricercatori di tutto il mondo, spiega Minchew.

Finanziando team che lavorano in queste aree, i fondatori di Arête sperano di contribuire a produrre modelli di calotta glaciale più raffinati e proiezioni più ristrette sull’innalzamento del livello del mare.

Questa migliore comprensione aiuterebbe le città a pianificare dove costruire nuovi ponti, edifici e case, e a determinare se dovranno erigere muri marini più alti o innalzare le strade, dice Meyer. Potrebbe anche fornire alle comunità un preavviso maggiore dei pericoli in arrivo, consentendo loro di trasferire persone e infrastrutture in luoghi più sicuri attraverso un processo organizzato noto come ritiro gestito.

Un intervento radicale

Ma il miglioramento delle previsioni potrebbe anche dirci che Thwaites è più vicina a precipitare nell’oceano di quanto pensiamo, sottolineando l’importanza di prendere in considerazione misure più drastiche.

Un’idea è quella di costruire berme o isole artificiali per sostenere le parti fragili dei ghiacciai e bloccare le acque calde che salgono dall’oceano profondo e li sciolgono dal basso. Alcuni ricercatori hanno anche preso in considerazione l’idea di erigere tende giganti e flessibili ancorate al fondale marino per ottenere quest’ultimo effetto.

Altri hanno pensato di spargere perline altamente riflettenti o altri materiali sulle lastre di ghiaccio, o di pompare l’acqua dell’oceano su di esse nella speranza che si congelasse durante l’inverno e rafforzasse le pareti frontali dei ghiacciai.

Ma il concetto di ricongelamento dei ghiacciai in loco, noto come intervento basale, sta guadagnando terreno nei circoli scientifici, in parte perché esiste un analogo naturale.

Il ghiacciaio in stallo

Circa 200 anni fa, la corrente di ghiaccio di Kamb, un altro ghiacciaio dell’Antartide occidentale che scivolava di circa 350 metri all’anno, si è improvvisamente bloccata.

I glaciologi ritengono che un torrente di ghiaccio adiacente si sia intersecato con il bacino di raccolta sotto il ghiacciaio, fornendo un percorso per l’acqua che scorreva al di sotto di esso per defluire invece lungo il bordo. Questa perdita di fluido ha probabilmente rallentato la corrente di ghiaccio di Kamb, riducendo il calore prodotto dall’attrito e permettendo all’acqua in superficie di ricongelarsi.

La decelerazione del ghiacciaio ha fatto nascere l’idea che l’uomo potrebbe essere in grado di provocare deliberatamente lo stesso fenomeno, magari praticando una serie di trivellazioni fino alla roccia e pompando l’acqua dal fondo.

Lo stesso Minchew si è concentrato su una variante che, a suo avviso, potrebbe evitare gran parte dell’uso di energia e i fastidiosi macchinari operativi di questo approccio: far scivolare lunghi dispositivi tubolari, noti come termosifoni, fino quasi al fondo dei pozzi.

Questi scambiatori di calore passivi, alimentati solo dal differenziale di temperatura tra due aree, sono comunemente usati per mantenere il permafrost freddo intorno a case, edifici e condutture nelle regioni artiche. La speranza è quella di poterne installare di estremamente lunghi, fino a due chilometri e racchiusi in tubi d’acciaio, per allontanare le temperature calde dal fondo del ghiacciaio, permettendo all’acqua sottostante di congelare.

Minchew dice che sta elaborando calcoli più precisi, ma stima che per fermare Thwaites potrebbe essere necessario trivellare fino a 10.000 pozzi in un’area di 100 chilometri quadrati.

Riconosce prontamente che si tratterebbe di un’impresa enorme, ma fornisce due punti di paragone per contestualizzare un simile progetto: lo scioglimento dei ghiacci necessari per creare questi buchi richiederebbe all’incirca la quantità di energia consumata da tutti i voli nazionali statunitensi in circa due ore e mezza di carburante. Inoltre, produrrebbe circa lo stesso livello di emissioni di gas serra della costruzione di 10 chilometri di barriere marittime, una piccola frazione della lunghezza che il mondo dovrebbe costruire se non riuscisse a rallentare il collasso delle calotte glaciali.

“Dare un calcio al sistema”

Uno dei primi beneficiari di Arête è Marianne Haseloff, assistente alla cattedra di geoscienze dell’Università del Wisconsin-Madison. L’autrice studia i processi fisici che regolano il comportamento dei ghiacciai e sta cercando di rappresentarli più fedelmente nei modelli di calotta glaciale.

Haseloff ha dichiarato che utilizzerà questi fondi per sviluppare metodi matematici che potrebbero determinare con maggiore precisione il cosiddetto sforzo di taglio basale, ovvero la resistenza del letto allo scivolamento dei ghiacciai, sulla base delle osservazioni satellitari. Questo potrebbe aiutare a perfezionare le previsioni sulla velocità di scivolamento dei ghiacciai nell’oceano, in condizioni climatiche e ambientali diverse.

L’altra sovvenzione iniziale di Arête andrà a Lucas Zoet, professore associato nello stesso dipartimento di Haseloff e ricercatore principale del gruppo Surface Processes.

Intende utilizzare i fondi per costruire il secondo dispositivo “ring shear” del laboratorio, il termine tecnico per indicare un ghiacciaio simulato.

Il dispositivo esistente, l’unico in funzione al mondo, è alto circa due metri e mezzo e riempie la maggior parte di una cella frigorifera del campus. Il cuore della macchina è un tamburo trasparente riempito con un anello di ghiaccio, posto sotto pressione e sopra uno strato di sedimenti. La macchina gira lentamente per settimane, mentre i sensori e le videocamere registrano come il ghiaccio e la terra si muovono e si deformano.

Il team di ricerca può selezionare i sedimenti, la topografia, la pressione dell’acqua, la temperatura e altre condizioni per adattarsi all’ambiente di un ghiacciaio reale di interesse, sia esso il Thwaites di oggi o il Thwaites del 2100, in uno scenario di elevate emissioni di gas serra.

Secondo Zoet, questi esperimenti promettono di migliorare la nostra comprensione del modo in cui i ghiacciai si muovono su diversi tipi di letti e di perfezionare un’equazione nota come legge dello scivolamento, che rappresenta matematicamente queste dinamiche glaciali nei modelli al computer.

La seconda macchina consentirà di eseguire un maggior numero di esperimenti e di condurre un tipo specifico che il dispositivo attuale non può fare: una versione ridotta e controllata dell’intervento basale.

Zoet dice che il team sarà in grado di praticare piccoli fori attraverso il ghiaccio, quindi di pompare fuori l’acqua o di trasferire il calore dal letto. Potranno quindi osservare se il ghiacciaio simulato si congela alla base in quei punti e sperimentare quanti interventi, in quanto spazio, sono necessari per rallentare il suo movimento.

Offre un modo per testare diverse varietà di intervento basale che è molto più facile ed economico rispetto all’uso di trivelle ad acqua per scavare sul fondo di un ghiacciaio reale in Antartide, dice Zoet. Il finanziamento permetterà al laboratorio di esplorare un’ampia gamma di esperimenti, consentendo loro di “mettere alla prova il sistema in un modo che non avremmo potuto fare prima”, aggiunge.

“Virtualmente impossibile”

Il concetto di intervento sui ghiacciai è ancora agli inizi. Ci sono ancora molte incognite e incertezze, tra cui i costi, l’arduità dell’impresa e l’approccio che avrebbe maggiori probabilità di funzionare, o se uno qualsiasi di essi è fattibile.

“A questo punto si tratta per lo più di un’idea teorica”, afferma Katharine Ricke, professore associato presso l’Università della California, San Diego, che si occupa, tra l’altro, delle implicazioni della geoingegneria nelle relazioni internazionali.

Secondo l’autrice, per condurre esperimenti sul campo o per procedere con interventi su larga scala potrebbe essere necessario superare complesse questioni legali. L’Antartide non è di proprietà di nessuna nazione, ma è oggetto di rivendicazioni territoriali in competizione tra diversi Paesi e regolato da un trattato vecchio di decenni di cui fanno parte decine di Paesi.

L’intervento alla base – congelare il ghiacciaio fino al suo letto – si scontra con numerosi ostacoli tecnici che lo renderebbero “virtualmente impossibile da realizzare”, sostengono Moon e decine di altri ricercatori in un recente documento preprint, “Safeguarding the polar regions from dangerous geoengineering”.

Tra le altre critiche, sottolineano che i sistemi idrici subglaciali sono complessi, dinamici e interconnessi, il che rende molto difficile identificare con precisione e scavare in tutti i punti che sarebbero necessari per rimuovere abbastanza acqua o aggiungere abbastanza calore per rallentare sostanzialmente un ghiacciaio massiccio.

Inoltre, sostengono che gli interventi potrebbero danneggiare gli ecosistemi polari aggiungendo contaminanti, producendo gas serra o alterando la struttura del ghiaccio in modi che potrebbero persino aumentare l’innalzamento del livello del mare.

“La maggior parte delle idee di geoingegneria glaciale e polare non hanno senso da perseguire, in termini di finanze, sfide di governance, impatti” e possibilità di peggiorare la situazione, afferma Moon.

“Nessun percorso facile da seguire”

Ma Douglas MacAyeal, professore emerito di glaciologia all’Università di Chicago, sostiene che l’intervento basale avrebbe l’impatto ambientale più leggero tra le idee in competizione. Aggiunge che la natura ha già fornito un esempio di funzionamento e che gran parte della tecnologia di perforazione e pompaggio necessaria è già in uso nell’industria petrolifera.

“Direi che è l’approccio più forte in partenza”, afferma, “ma non ne sappiamo ancora nulla. La ricerca deve ancora essere fatta. È molto all’avanguardia”.

Minchew riconosce prontamente che ci sono grandi sfide e incognite significative, e che alcune di queste idee potrebbero non funzionare.

Ma secondo lui vale la pena di studiare le possibilità, in parte perché gran parte della ricerca migliorerà anche la nostra comprensione della dinamica dei ghiacciai e dei rischi di innalzamento del livello del mare, e in parte perché si tratta solo di capire quando, non se, Thwaites crollerà.

Anche se domani il mondo dovesse in qualche modo bloccare tutte le emissioni di gas serra, le forze che sciolgono quella fortezza di ghiaccio continueranno a farlo.

Quindi, in un modo o nell’altro, alla fine il mondo dovrà fare interventi grandi, costosi e difficili per proteggere le persone e le infrastrutture. Il costo e l’impegno di un progetto in Antartide, dice, sarebbero modesti se paragonati allo sforzo globale necessario per erigere migliaia di chilometri di barriere marittime, per riorganizzare case, edifici e strade e per trasferire centinaia di milioni di persone.

“Una cosa è impegnativa e l’altra lo è ancora di più”, dice Minchew. “Non c’è un percorso facile da seguire”.

 

Foto di copertina: la Nathaniel B. Palmer, una nave da ricerca rompighiaccio, naviga vicino al ghiacciaio Thwaites. Aleksandra Mazur/Università di Göteborg