La ricerca apre una nuova prospettiva sul ruolo del sottosuolo antartico nel ciclo del carbonio
Tratto da INGV

Un processo finora poco considerato potrebbe contribuire al trasferimento di carbonio dal sottosuolo antartico verso l’atmosfera. È quanto emerge dallo studio “Rapid Increase in Geogenic CO₂ Emissions from Antarctic Permafrost”, pubblicato sulla rivista Global Biogeochemical Cycles. La ricerca è stata condotta da un team di ricercatori del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) e delle Università di Otago e Waikato (Nuova Zelanda) nella Taylor Valley, una delle principali aree libere dai ghiacci delle McMurdo Dry Valleys (continente antartico).

I risultati evidenziano un marcato aumento del degassamento del suolo: le analisi geochimiche condotte nel 2020, nel 2023 e nel 2025 indicano un importante contributo di carbonio proveniente da sorgenti geologiche profonde. In dettaglio, il flusso medio di CO₂ (anidride carbonica) è passato da 1,73 grammi per metro quadrato al giorno nel 2020 a 9,49 nel 2025, con un incremento di circa 5,5 volte. Nello stesso periodo, il valore massimo misurato è cresciuto da 11,36 a 72,99 grammi per metro quadrato al giorno. L’incremento interessa sia i valori estremi, sia l’intera distribuzione dei flussi osservati.

Campo remoto nella Taylor Valley durante le attività di ricerca dei progetti SENECA e SENECA 2, nell’ambito del Programma Nazionale di Ricerche in Antartide (credit: Livio Ruggiero-CNR-PNRA).

«Oltre alla presenza di maggiore CO₂ nel 2025 rispetto al 2020 e al 2023», spiega Livio Ruggiero, geochimico del CNR, Istituto di Geoscienze e associato di ricerca presso l’INGV, «le campagne ripetute mostrano un cambiamento marcato e coerente del degassamento in specifiche aree della Taylor Valley». Ciò che emerge è che il permafrost antartico può essere attraversato da carbonio proveniente da sistemi molto più profondi – continua Ruggero – Questa indicazione impone di ampliare il modo in cui consideriamo il ciclo del carbonio in Antartide: non sussistono unicamente processi atmosferici, biologici e superficiali ma anche connessioni con il sottosuolo geologico e idrologico».

A fornire indicazioni decisive sull’origine dei gas sono state le analisi molecolari e isotopiche di anidride carbonica e metano. La maggior parte dei campioni analizzati indica che la presenza di gas non deriva semplicemente da un’attività microbica in superficie, suggerendo la chiara provenienza dalle profondità del sottosuolo.

«La firma isotopica, cioè ‘l’impronta digitale’ chimica che rivela l’origine del carbonio, rappresenta uno degli elementi chiave del lavoro», sottolinea Alessandra Sciarra, prima Ricercatrice dell’INGV. «I risultati dimostrano che una quota importante del carbonio rilevato nel suolo non è prodotta da microbi o vegetazione in superficie ma ha un’origine geologica profonda. Grazie alla combinazione di analisi chimiche e tracciamento isotopico siamo riusciti a ricostruire il percorso di questi gas che risalgono dalle viscere della Terra e riescono a filtrare fino in superficie attraversando il permafrost, lo strato di terreno perennemente ghiacciato».

La struttura sotterranea della Taylor Valley è particolarmente complessa: comprende uno strato di permafrost non uniforme, sacche d’acqua ad alta concentrazione salina e una fitta rete geologica e idrica.

Studi geofisici precedenti avevano già segnalato la presenza di fluidi al di sotto del terreno congelato: vere e proprie riserve o “autostrade” sotterranee lungo le quali i gas profondi possono risalire. Tuttavia, gli autori sottolineano che i dati disponibili non consentono ancora di individuare una singola via di risalita o uno specifico meccanismo responsabile delle anomalie superficiali.

Lo studio non attribuisce direttamente l’aumento osservato allo scongelamento del permafrost. Temperatura del terreno, contenuto d’acqua e spessore dello strato attivo non sono stati misurati sistematicamente in tutte le campagne e non è quindi possibile stabilire una relazione causale diretta tra l’aumento dei flussi e il riscaldamento superficiale. Le ricerche future si concentreranno sullo studio dei canali idrici sotterranei, sulle variazioni di pressione che spingono i fluidi e sulle modifiche nella permeabilità del terreno, elementi chiave per capire come il gas risale in superficie.

I risultati indicano quindi l’esistenza di un meccanismo di rilascio del carbonio antartico ancora scarsamente rappresentato nelle attuali ricostruzioni del ciclo del carbonio alle alte latitudini. La sua estensione spaziale e la sua persistenza nel tempo restano da determinare. Gli autori evidenziano la necessità di ampliare le osservazioni attraverso monitoraggi stagionali e pluriennali, misure della temperatura e dell’idrologia del permafrost e indagini geofisiche in grado di ricostruire la connessione tra le anomalie superficiali e i sistemi fluidi profondi.   

«Questo studio mostra quanto sia essenziale osservare l’Antartide come un sistema integrato, nel quale atmosfera, criosfera, idrosfera e geosfera interagiscono tra loro», conclude Fabio Florindo, Presidente dell’INGV e coautore dello studio. «La capacità di combinare osservazioni di terreno, geochimica, analisi isotopiche e indagini geofisiche permette di riconoscere processi che fino a pochi anni fa erano difficilmente osservabili. È anche un risultato che conferma il valore della ricerca italiana in Antartide e l’importanza di programmi di lungo periodo capaci di tornare negli stessi luoghi, misurare i cambiamenti e comprenderne i meccanismi».

Le attività di ricerca sono state condotte nell’ambito dei progetti PNRA SENECA e SENECA 2, durante la XXXV, XXXVIII e XL spedizione italiana in Antartide, con il supporto logistico di UTA-ENEA e Antarctica New Zealand.

Il Programma Nazionale di Ricerche in Antartide (PNRA) è finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR) e gestito dal Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) per il coordinamento scientifico, da ENEA per la pianificazione e l’organizzazione logistica delle attività presso le basi antartiche e dall’Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale (OGS) per la gestione tecnica e scientifica della nave rompighiaccio Laura Bassi.

Link allo studio: http://dx.doi.org/10.1029/2026GB009134

Link utili

Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV)

Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)

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