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Cryoconite

Una materia affine ai raggi cosmici 14.08.2020

Il vento trasporta particelle di polvere, microrganismi, polline, granelli di sabbia, tutti questi elementi si identificano generalmente come particolato che si diffonde in atmosfera sotto forma di aerosol. Il particolato si deposita ovunque, ma quando si deposita su neve o ghiaccio prende il nome di cryoconite (o crioconite). La presenza di elementi a base di carbonio come la fuliggine rende questo composto scuro, tanto da essere facilmente visibile sulla superficie dei ghiacciai. Se il deposito di questa sostanza si accumula in abbondanza, il suo colore scuro tende a trattenere l'energia solare e a scaldarsi a sufficienza da fare sciogliere il ghiaccio sottostante, tendenzialmente il materiale si concentra a macchie e così si producono quelli che vengono detti fori crioconitici e il materiale poi precipita sul bedrock, ovvero il fondo del ghiacciaio.


Fronte del ghiacciaio del Lys, il ghiaccio è "sporco" di cryoconite.


Esempio di foro crioconitico.

Cryoconite e astrobiologia

Recentemente la cryoconite ha interessato gli scienziati per diversi motivi. I microrganismi che si trovano al suo interno sono tra i più resistenti in natura come i tardigradi e i rotifera, i primi famosi per il loro paffuto aspetto, possono sopportare temperature estreme, radiazioni elevate di diverso tipo (ionizzanti e UV) e pressioni altissime. Entrambi i gruppi hanno la capacità di entrare in criptobiosi, una specie di "ibernazione" in cui i processi metabolici si arrestano a fronte di problemi ambientali, come la mancanza di acqua, per poi riprendere a vivere quando le condizioni ambientali tornano favorevoli. Dal punto di vista astrobiologico la cryoconite fornisce un campo di studio dove valutare la possibilità di trovare queste forme di vita anche su altri pianeti del sistema solare o lune che possiedano una criosfera, come Europa, il satellite di Giove.


Depositi di cryoconite - ghiacciaio di Indren.


Prelievo di campioni superficiali di cryoconite.

Cryoconite e isotopi radioattivi

Come detto, la cryoconite non contiene solo forme biologiche ma anche minerali, compresi isotopi cosmogenici e radioattivi. I raggi cosmici in atmosfera producono diversi isotopi stabili e instabili come il carbonio-14 e il berillio-10. Questi si legano con gli aerosol in atmosfera e precipitano sia al suolo che sui ghiacciai legati alla cryoconite. Allo stesso modo altri isotopi radioattivi, questa volta antropogenici subiscono lo stesso destino. I ghiacciai che si sciolgono per il cambiamento climatico riversano la cryoconite nei fiumi, i ricercatori stanno osservando che la quantità di cesio-137, americio-241 e bismuto-207 - elementi radioattivi prodotti dai disastri nucleari o dai test atomici - è molto alta nei campioni di cryoconite analizzata. Quindi tutto quello che finora era intrappolato nel ghiaccio si riverserà nell'ambiente. Gli istituti coinvolti in questa ricerca sono: il Plymouth Marine Laboratory e l'Università di Sheffield (Regno Unito); L'Istituto di fisica nucleare PAS, AGH e l'Università della scienza e tecnologia in Polonia; L'Università Milano-Bicocca in Italia; l'Università del Northern British Columbia in Canada.


Prelievo di campioni superficiali di cryoconite e misure sui raggi cosmici.


Campione di crioconite vista al microscopio, ci sono evidenti tracce biologiche, minerali (punti scuri), crostacei e spore dell'alga rossa Chlamydomonas nivalis che a volte può letteralmente colorare di rosso la neve.

Cryoconite e micrometeoriti

I sedimenti crioconitici depositati sul badrock, oltre a microrganismi sono costituiti da bozzoli di siderobatteri filamentosi con dimensioni fino a circa 1 mm, in cui sono incapsulati grani di minerali, un gruppo di scienziati dedito alla ricerca di micro meteoriti in Antartide e Groenlandia, ha combattuto non poco per disgregare i fitti filamenti in laboratorio, al fine di estrarre sufficiente sabbia glaciale con dimensioni maggiori di 100 μm. In una quantità di circa 120 grammi di sabbia estratta da 20 kg di cryoconite, hanno recuperato circa 750 sferule cosmiche e 250 micrometeoriti non completamente fuse, queste micrometeoriti provengono prevalentemente dalle condriti idrocarboniose.


Esempio di micrometeoriti sferiche (repertorio AP)

Cryoconite e raggi cosmici

In sostanza si può notare come la crioconite rispecchia la natura multidisciplinare dei raggi cosmici, per noi salire in alta quota è sempre un'opportunità per misurare il flusso dei raggi cosmici al variare dell'altitudine e come di consueto un piccolo strumento ha permesso facilmente e semplicemente di visualizzare tale relazione.


Un punto di misura sul Col d'Olen nei pressi dell'istituto Angelo Mosso (sullo sfondo) a 2900 m di quota.


Andamento dei raggi cosmici al variare della quota raggiunta.

Fonti:
https://www.unimib.it/node/9480
https://www.plymouth.ac.uk/news/nuclear-disasters-could-leave-a-lasting-legacy-of-contaminants-in-glaciers
https://tc.copernicus.org/articles/14/657/2020/tc-14-657-2020.pdf
https://link.springer.com/content/pdf/10.1007%2F3-540-34335-0_5.pdf


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