Perché andare fino in Antartide per fare ricerca?

Emanuele Magi in Antartide — Emanuele Magi
38ª Spedizione italiana in Antartide presso la stazione Mario Zucchelli

Il racconto di Emanuele Magi, docente UniGe di Chimica analitica e preside della Scuola di scienze matematiche, fisiche e naturali

L'Antartide è l'ultimo continente raggiunto dall'uomo, ancora parzialmente da esplorare; è una terra austera e inospitale ma straordinariamente ricca di biodiversità. L’Antartide è la terra del ghiaccio, certo, ma anche delle catene montuose, dei vulcani e dei deserti. I suoi panorami mozzafiato ti entrano dentro, violenti e dolcissimi, regalandoti emozioni che non ti abbandoneranno più.

L’Antartide, il più grande laboratorio naturale del nostro pianeta! Così lo definiva Felice Ippolito nel 1996, in occasione dell’inaugurazione della mostra itinerante “Italia in Antartide”, aggiungendo che in quel laboratorio si possono studiare i grandi problemi del futuro.

Ho avuto la fortuna di tornare sul continente bianco dopo 21 anni, come membro della 38ª Spedizione italiana in Antartide presso la stazione Mario Zucchelli. Costruita dall’ENEA negli anni ’80, la base scientifica italiana riferimento per centinaia di progetti di ricerca sorge su un promontorio di roccia affacciato sul mare ghiacciato di Baia Terra Nova. Sono una trentina i paesi che conducono attività di ricerca nel continente, per un totale di circa un centinaio di stazioni scientifiche, di cui più di quaranta solo nella penisola Antartica.

Ma perché andare fino in Antartide per fare ricerca? Posizione geografica, flora e fauna esclusive, quasi totale assenza di disturbo antropico ne fanno un osservatorio privilegiato per la ricerca sui cambiamenti globali, nonché la più grande memoria ambientale e climatologica della Terra.

La calotta di ghiaccio contiene il record di precipitazioni di centinaia di migliaia di anni, offrendo così una visione cruciale sull'evoluzione del clima che può aiutarci a comprendere meglio ciò che sta accadendo oggi al nostro pianeta. La ricerca scientifica è presente a tutto tondo: glaciologia, oceanografia, geologia, fisica dell’atmosfera, biologia, chimica ambientale… praticamente tutte le scienze trovano spazio in Antartide, con linee di ricerca fortemente interdisciplinari.

Per sottolineare l'unicità dell’Antartide bastano pochi numeri: il 98% del continente è coperto da ghiaccio, con un volume totale di oltre 20 milioni di km³ (circa il 70% dell'acqua dolce del pianeta); la temperatura media annuale è di -50 °C, con il minimo registrato sulla Terra pari a -89,2 °C. La superficie totale del continente è circa 14 milioni di km² (ca. 1,5 volte l’Europa) e può raggiungere i 22 milioni di km² se consideriamo anche il ghiaccio marino nel mese di settembre, quando mostra la sua massima estensione. La calotta ha un'altitudine media di 2500 metri sopra il livello del mare, con massimi che in alcuni punti sfiorano i 4700 metri. La presenza dell'uomo è per lo più legata alle attività scientifiche; il numero di individui che conducono ricerche nel continente può arrivare a qualche migliaio durante l'estate australe. In alcune aree, la pesca pelagica, e più recentemente il turismo, rappresentano un'altra tipologia di presenza umana che inevitabilmente porta con sé un certo impatto ambientale.

Il continente è completamente circondato dall'Oceano Australe, che inizia laddove terminano gli oceani Atlantico, Pacifico e Indiano, all’altezza della cosiddetta "convergenza antartica", posta convenzionalmente tra il 48° e il 61° parallelo di latitudine Sud.

Spedizione in Antartide — La base scientifica italiana Mario Zucchelli fotografata dall’elicottero nel mese di novembre, quando il mare di Baia Terra Nova è ancora completamente ghiacciato

Nonostante la sua lontananza dalle terre antropizzate, diversi tipi di sostanze possono raggiungere l'Antartide attraverso il trasporto atmosferico a lungo raggio e la circolazione oceanica. Di conseguenza, sebbene l'Antartide sia l'ambiente più incontaminato della Terra, i suoi ecosistemi sono soggetti all'introduzione di contaminanti ambientali e di specie alloctone. Gli scienziati affrontano queste problematiche raccogliendo informazioni sul trasporto, la distribuzione e la trasformazione delle sostanze chimiche nell’ecosistema Antartico, studiando le diverse matrici ambientali (atmosfera, neve, ghiaccio, sedimento, mare, laghi e organismi), nonché i processi fisico-chimici coinvolti.

Il controllo della contaminazione ambientale è tradizionalmente focalizzato sui cosiddetti inquinanti prioritari, quei composti considerati persistenti, tossici o bioaccumulabili. Tuttavia, a partire dagli anni’90, la comunità scientifica ha mostrato un crescente interesse per un nuovo tipo di composti, detti “emergenti” anche se spesso non si tratta di nuovi prodotti chimici. Per lo più sono sostanze presenti nelle acque reflue da decenni che solo ora vengono riconosciute come inquinanti potenzialmente pericolosi, anche se in gran parte non regolamentate. La loro presenza in fiumi, laghi e acque marine è principalmente dovuta alla rimozione incompleta negli impianti di trattamento delle acque reflue, essenzialmente progettati per controllare le emissioni di solidi sospesi e la domanda di ossigeno dell'effluente finale.

Nelle aree polari lo studio dei cosiddetti “contaminanti emergenti” è stato preso in considerazione solo di recente; a oggi, sono pochissimi i dati disponibili per le aree antartiche, in particolare nell’area costiera di Baia Terra Nova, dove sorgono la stazione italiana Mario Zucchelli e, dal 2014, quella coreana Jang Bogo.

L’idea progettuale che mi ha riportato in Antartide consiste proprio nel cercare di ottenere un quadro dell’attuale livello di “contaminazione emergente” a Baia Terra Nova ed è e incentrata sull’identificazione di questi “nuovi” contaminanti, cercando di individuarne le sorgenti e di valutare l’eventuale rischio ambientale. Come in precedenti progetti di ricerca finanziati dal PNRA (Programma Nazionale di Ricerche in Antartide) abbiamo “costruito la squadra” attingendo a competenze italiane nel settore della chimica analitica ambientale, ampiamente collaudate in oltre trent’anni di esperienze progettuali in ambienti polari. In questo caso, la rete coinvolge le Università di Torino, Venezia, Pisa e Firenze, oltre naturalmente a Genova come capofila. È nato così il progetto MATISSE (Emerging contaminants in the Ross Sea: occurrence, sources and ecotoxicological risks), approvato nel 2020 ma che, a causa della pandemia, ha visto l’inizio delle attività sperimentali con la 37° spedizione PNRA del 2021/22.

Nel corso del progetto verranno campionate le diverse matrici dell’ambiente marino costiero di Baia Terra Nova (acqua, sedimento, pack-ice, organismi) che verranno successivamente analizzate nei laboratori italiani delle Università coinvolte per determinare la presenza di diverse classi di contaminanti emergenti quali: farmaci, prodotti per l'igiene e per la cura personale, composti perflorurati, interferenti endocrini, ritardanti di fiamma, ecc. Inoltre, saranno condotte indagini volte all’individuazione e caratterizzazione di materiale plastico finemente disperso, o microplastiche, considerandone anche il ruolo potenziale di preconcentratore e sorgente di microinquinanti.

I livelli di concentrazione attesi per tutti questi contaminanti sono estremamente bassi (tracce o ultra-tracce): per affrontare questa ulteriore sfida MATISSE prevede un approccio innovativo che abbina tecniche di campionamento passivo e di spettrometria di massa ad alta risoluzione. Quest’ultima tecnica consente anche la realizzazione di analisi non-target, che consistono in una sorta di screening qualitativo ad ampio spettro per individuare eventuali composti non previsti a priori.

Il progetto di ricerca si pone quindi obiettivi ambiziosi, considerando anche la peculiarità del tratto di mare costiero studiato. Infatti, nel 2017, nella regione del Mare di Ross è stata istituita l'Area Marina Protetta (AMP) più grande del mondo, riconosciuta come area di eccezionale valore ecologico e importanza scientifica. MATISSE fornirà informazioni utili sulla presenza, sui livelli e sui rischi ecotossicologici dei contaminanti emergenti nell'AMP, proponendosi come importante strumento di supporto alla conservazione delle specie marine vulnerabili.