L’Italia in Antartide: 2 basi scientifiche permanenti, una nave oceanica e tanti progetti di ricerca

Isolata in posizione polare, di grande estensione ed elevata altitudine media, l’Antartide è il continente più remoto e ostile della Terra. Illuminata dal Sole durante l’estate australe (da ottobre a febbraio), rimane nell’oscurità durante i mesi invernali. Per il 98% è ricoperta dalla calotta glaciale, che rappresenta più del 90% dei ghiacci del Pianeta e quasi il 70% delle riserve di acqua dolce: il suo spessore in alcuni punti può superare i 4.000 metri. La coltre di ghiaccio si assottiglia vicino alle coste e si estende sull’oceano sotto forma di una piattaforma parzialmente galleggiante dalla quale si staccano enormi iceberg tabulari. Per quasi tutto l’anno l’Antartide è inoltre circondata da mare gelato, la banchisa, che durante l’estate in gran parte si frantuma e si disperde verso il largo.

Il clima è estremamente secco, con precipitazioni molto scarse, soprattutto sull’altopiano centrale, dove le nevicate non superano in un anno 1 mm di equivalente in acqua. I venti catabatici irrompono con tempeste improvvise e possono raggiungere picchi di 300 km/ora. Durante l’estate la temperatura oscilla intorno a 0°C lungo la costa, da -15 a -35 gradi nelle zone interne, dove d’inverno a volte raggiunge valori inferiori a -80°C.  A causa delle condizioni climatiche così estreme, l’habitat terrestre è uno dei meno popolati e differenziati della Terra. L’oceano è invece ricco di vita: dai microscopici organismi vegetali e animali che costituiscono il plancton ai grandi mammiferi come le balene, che qui trovano abbondanza di krill, i piccoli crostacei dai quali dipende la sopravvivenza degli organismi al vertice della catena alimentare antartica.
La presenza umana è limitata al personale delle spedizioni scientifiche distribuito tra le diverse basi permanenti, e ai turisti di passaggio.

Il Trattato Antartico e il Programma Nazionale di Ricerche in Antartide

L’Antartide è una terra non assoggettata alla sovranità di alcuno Stato. La presenza dei Paesi sul suolo antartico è regolata dal Trattato Internazionale per l’Antartide, stipulato a Washington nel 1959 fra i dodici Paesi partecipanti all’Anno Geofisico Internazionale (1957-58). Nella stessa occasione, la comunità scientifica internazionale varò  lo SCAR (Scientific Committee on Antarctic Research), una organizzazione destinata a promuovere e coordinare la ricerca in Antartide, ancora oggi la voce più autorevole relativamente alla porzione più remota e fredda del nostro Pianeta.

Il Trattato Antartico si prefigge di favorire gli usi pacifici del continente e di assicurare la conservazione del suo ambiente naturale. Oltre alla sospensione delle rivendicazioni territoriali, prevede l’interdizione delle attività militari, il divieto di esperimenti nucleari e di smaltimento di scorie radioattive, la libertà di ricerca scientifica (con obbligo di notificare l’invio di spedizioni e l’edificazione di basi scientifiche) e la cooperazione internazionale nelle attività di ricerca.

L’Italia ha aderito al Trattato nel 1981 ed è presente in Antartide dal 1985, con un programma scientifico governativo, il Programma Nazionale di Ricerche in Antartide (PNRA), approvato e finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca Scientifica. Dal 1988 il nostro Paese è membro effettivo dello SCAR, insieme ad altre trenta nazioni. Fa inoltre parte del Council of Managers of National Antarctic Programs (CoMNAP), l’organizzazione che sostiene la ricerca dal punto di vista logistico.

Nel PNRA sono coinvolti numerosi attori: la Commissione Scientifica Nazionale per l’Antartide (CSNA), che valuta i progetti scientifici e decide le linee strategiche, il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), che coordina la ricerca, l’Agenzia Nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile (ENEA), che cura gli aspetti logistici delle spedizioni. Il personale tecnico-scientifico è garantito da CNR, ENEA, Università e altri Istituti di ricerca italiani, oltre che dal Ministero della Difesa, con la partecipazione di personale logistico delle Forze Armate.

Il PNRA dispone della stazione costiera “Mario Zucchelli”, aperta soltanto durante l’estate australe, della stazione interna d’alta quota “Concordia”, aperta tutto l’anno e gestita congiuntamente all’Istituto polare francese (IPEV), di numerosi osservatori permanenti e, dalla spedizione 2020-21, anche della nave rompighiaccio “Laura Bassi”, di proprietà dell’Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale di Trieste (OGS).

Ogni anno circa trecento scienziati italiani svolgono a tempo pieno attività di ricerca nell’ambito del programma antartico e ogni anno partono per l’Antartide circa duecento persone tra ricercatori e tecnici.

Perché è importante fare scienza in Antartide?

L’Antartide suscita da sempre un grande interesse scientifico: per le sue caratteristiche è il continente meno conosciuto ed è un laboratorio naturale unico per studiare la storia del nostro pianeta, e non solo.

L’analisi del ghiaccio antartico, più antico ed esteso di quello artico, è di fondamentale importanza per conoscere la storia del clima della Terra.  Mediante l’esame dell’aria intrappolata negli strati di ghiaccio è infatti possibile conoscere i cambiamenti della composizione atmosferica nel corso di centinaia di migliaia di anni e mettere in relazione il contenuto dei gas climalteranti, come il metano (CH₄) e il biossido di carbonio (C0₂) con le oscillazioni della temperatura attraverso le varie ere. Lo studio del ghiaccio antartico è l’elemento di punta, riconosciuto a livello internazionale, del PNRA. Attraverso l’analisi del ghiaccio estratto a poca distanza dalla Stazione Concordia nell’ambito del progetto europeo EPICA, è stato infatti possibile ricostruire la composizione atmosferica del passato fino a circa 800.000 anni fa e rilevare che la concentrazione della CO₂ in questo arco temporale non ha mai raggiunto valori così elevati come quelli attuali.

Anche lo studio della geologia dell’Antartide consente una migliore comprensione della storia del Pianeta, in particolare attraverso l’analisi dei sedimenti marini, anch’essi archivio della memoria dei cambiamenti climatici avvenuti nel corso di milioni di anni, anche se, a differenza del ghiaccio, non conservano un’informazione diretta del contenuto dei gas serra.

L’Antartide costituisce un insieme di ambienti unici al mondo, che ospitano forme di vita endemiche, cioè caratteristiche solo di quei luoghi, fortemente adattate a temperature molto basse durante tutto l’anno. Attualmente è di grande interesse lo studio degli effetti dei cambiamenti climatici sull’intero biota antartico.

Lo studio dell’oceano che bagna le coste antartiche (Oceano Australe o Meridionale) è importante non solo per l’eccezionale abbondanza di microrganismi marini alla base della catena alimentare, ma anche per il suo ruolo nella regolazione del clima a livello globale. Le ricerche oceanografiche italiane si stanno concentrando sulla Corrente Circumpolare Antartica e sui processi che rendono il Mare di Ross un sito estremamente interessante da un punto di vista ecologico e per la comprensione del clima terrestre.

L’Antartide è infine un luogo ideale per lo studio delle interazioni tra il vento solare, il campo magnetico terrestre e la ionosfera, per le osservazioni astronomiche e per lo studio dell’adattamento psico-fisico dell’uomo ad ambienti estremi e all’isolamento, condizioni analoghe a quelle di altri pianeti, che possono essere sfruttate per la simulazione di missioni spaziali.

“Mario Zucchelli”, la base estiva sul Mare di Ross

La stazione Mario Zucchelli è operativa dal 1988. È situata nell’area di Baia Terra Nova, lungo la costa del Mare di Ross ed è aperta da metà ottobre a metà febbraio.  Ospita mediamente circa ottanta persone ed è dotata di impianti tecnici che la rendono autosufficiente. Dispone di diversi laboratori con strumentazione scientifica e di un nuovo laboratorio-acquario attrezzato con vasche refrigerate di diverso volume con le quali è possibile regolare temperatura e gas disciolti nell’acqua. La Stazione Mario Zucchelli è l’osservatorio privilegiato per le ricerche biologiche ed ecologiche del delicato ecosistema antartico e per lo studio dell’adattamento degli organismi viventi alle temperature estreme.

Fin dagli anni ’90 presso la base si svolgono attività di monitoraggio ambientale per la valutazione dell’impatto delle attività scientifiche e logistiche sull’ambiente circostan­te. Il monitoraggio prevede l’analisi della qualità dell’aria e il controllo dell’efficacia della depura­zione delle acque reflue. Il controllo della qualità dell’aria vie­ne effettuato campionando il particolato atmosferico (il PM10), che viene poi analizzato in Italia. Da alcuni anni è attivo anche un piano di monitorag­gio nell’area della nuova pista di atterraggio su ghiaia, mediante l’installazione di sei stazioni di campionamento e di un fonometro per la misurazione del rumore.

Nell’area della base sono in funzione diversi osservatori.
L’ Osservatorio meteo-climatologico contribuisce al monitoraggio dei cambiamenti climatici globali mediante l’integrazione dei suoi rilievi con le misure svolte dagli altri Paesi operanti sul territorio. La sua rete di monitoraggio comprende sedici stazioni meteorologiche automatiche funzionanti tutto l’anno, distribuite tra la base Mario Zucchelli e la parte più alta del plateau antartico, dove si trova la base Concordia, una stazione di radiosondaggio e, dal 2021, un nuovo celiometro. Si tratta di uno strumento innovativo che consente di misurare l’altezza delle nubi e di raccogliere informazioni anche sulla fase, liquida o solida, delle particelle di acqua che le compongono. L’Osservatorio diffonde i dati che acquisisce attraverso il sito web climantartide.it, dove è possibile visualizzare alcune misure in tempo reale.

L’Osservatorio di fisica dell’alta atmosfera è operativo dal 1990 e consente il monitoraggio dell’alta atmosfera ionizzata. Dal 2003, oltre che in Antartide, l’attività prevede osservazioni anche nell’Artico, alle Isole Svalbard. I dati raccolti sono inseriti in un database che è diventato un punto di riferimento per la comunità scientifica di meteorologia spaziale (Space Weather) che si occupa di previsione e mitigazione dell’impatto ionosferico sui sistemi di navigazione e telecomunicazione.

L’Osservatorio Sismologico è invece in attività dal 1989. Dal 2003 è operativa anche una stazione remota ubicata nei pressi del Ghiacciaio David, a circa 200 km a sud della stazione Mario Zucchelli, molto importante per la registrazione di eventi sismici locali, slegati da quelli causati da fratture nel ghiacciaio. I dati registrati ogni anno vengono validati e inseriti nel portale EIDA (European Integrated Data Archive) per renderli disponibili alla comunità sismologica internazionale.

“Concordia”, la stazione italo-francese d’alta quota aperta tutto l’anno

La stazione Concordia è situata sul plateau antartico nel sito Dome C a 3.233 m di altitudine e a 1200 km dalla costa. I rifornimenti di materiali pesanti avvengono via terra mediante mezzi cingolati, mentre il trasporto di personale e carichi leggeri avviene con aeromobili. Aperta ininterrottamente dal 2005, ospita mediamente una sessantina di persone durante l’estate australe, 12-16 persone nel periodo invernale. Concordia è il luogo ideale per le osservazioni astronomiche. Per ricostruire le prime frazioni di tempo all’origine dell’universo, tra gli importanti studi in campo astronomico condotti presso questa stazione vi è la ricerca dell’impronta lasciata dal fondo di onde gravitazionali originate dal Big Bang, la grande esplosione dalla quale l’Universo si sarebbe formato a partire da uno stato iniziale di altissima densità e temperatura, cui sarebbe seguita una rapida espansione.

Il lungo isolamento invernale, il buio completo durante i tre mesi della notte polare, e le rigide condizioni climatiche fanno di Concordia un laboratorio unico anche per gli studi di simulazione di sopravvivenza nello spazio, nonché per ricerche di biologia e medicina volte a comprendere i meccanismi di adattamento dell’uomo alle condizioni più estreme.

Anche presso questa base vengono effettuate in maniera continuativa osservazioni della bassa ed alta atmosfera, misurazioni radiative, meteorologiche e di precipitazione.

In particolare, le misure effettuate dall’Osservatorio di fisica dell’alta atmosfera, combinate con le misure effettuate dall’Osservatorio geomagnetico e dal radar appartenente alla rete scientifica internazionale  SuperDARN (Super Dual Auroral Radar Network), forniscono informazioni utili a ricostruire l’accoppiamento ionosfera-magnetosfera durante le condizioni perturbate dello spazio esterno.
Mediante l’utilizzo di tre piattaforme di rilevamento vengono inoltre effettuate misure accurate dei flussi di radiazione solare ed infrarossa alla superficie.

Una stazione meteorologica automatica è in funzione dal 2005 e per il monitoraggio delle caratteristiche dell’atmosfera lungo il profilo verticale viene quotidianamente eseguito un radiosondaggio. Anche la base Concordia dispone di un celiometro.

Un Lidar stratosferico è attivo dal 2014. Si tratta di uno strumento utilizzato per sondare la presenza di nubi stratosferiche polari, nubi che si formano a quote comprese fra 12 e 26 km durante l’inverno e la primavera, cioè quando l’aria è sufficientemente fredda da permettere la condensazione di vapore acqueo, acido nitrico e acido solforico sui nuclei di condensazione presenti nell’atmosfera. Il lidar consente di determinare l’altezza alla quale si trova la nube e di compiere una classificazione chimico-fisica delle sue particelle.

La nave oceanografica “Laura Bassi”

Di proprietà dell’Istituto Nazionale di Oceanografia e Geofisica Sperimentale di Trieste, la Laura Bassi è l’unica nave italiana per la ricerca oceanografica certificata per navigare nei mari polari. La sua disponibilità permette di rifornire di materiale e carburante la stazione Mario Zucchelli, di condurre ricerche oceanografiche e di riportare in Italia i container di rifiuti ed altro materiale proveniente dall’Antartide.

A bordo della nave vengono condotte operazioni di recupero e ripristino della strumentazione oceanografica rilasciata nel Mare di Ross e lungo la gigantesca piattaforma di ghiaccio che vi galleggia. Il monitoraggio delle piattaforme di ghiaccio è estremamente importante poiché, come già avvenuto in alcuni punti dell’Antartide, la loro frantumazione e riduzione, dovuta all’infiltrazione di acqua più calda nella cavità presente tra la base del ghiaccio e il fondo del mare, permette ai ghiacciai continentali di scivolare verso l’oceano, deter­minando un apporto di acqua dolce che, oltre ad alterare la densità degli strati superficiali del mare, contri­buisce all’aumento del livello medio degli oceani.

Per documentare la navigazione e le attività scientifiche condotte a bordo viene utilizzato un drone, che consente tra l’altro di identificare le vie d’acqua libera verso cui dirigere la nave, stimare le condizioni della copertura del ghiaccio per valutare l’opportunità di effettuare campionamenti, e monitorare i movimenti del personale durante le operazioni per una maggiore sicurezza.

Al via la 38esima spedizione italiana in Antartide

Con l’arrivo dei primi venti tecnici italiani presso la stazione Mario Zucchelli, il 19 ottobre 2022 è iniziata ufficialmente la 38esima spedizione italiana in Antartide, che coinvolgerà 240 tra tecnici e ricercatori impegnati in 50 progetti, focalizzati principalmente su scienze dell’atmosfera, geologia, paleoclima, biologia, oceanografia e astronomia.

Oltre al Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco, alla spedizione partecipano anche Le Forze Armate, con 23 esperti militari di Esercito, Marina, Aeronautica e Arma dei Carabinieri, che affiancheranno sul campo i ricercatori durante tutto il corso della spedizione. Daranno supporto alle campagne esterne, alle attività navali e subacquee, all’operatività di elicotteri e aeromobili, alle previsioni meteorologiche e al completamento della pista d’atterraggio su terra nei pressi della stazione Mario Zucchelli, alternativa alla “ice-runway”, la pista sul ghiaccio marino, quest’anno non sufficientemente spesso per sopportare l’atterraggio dei voli intercontinentali operati con il  C130 della 46ma Brigata Aerea dell’Aeronautica Militare per il trasporto dei materiali e del personale.

Tornerà nei mari polari il rompighiaccio “Laura Bassi”. Quest’anno le attività a bordo si svolgeranno in un’unica rotazione della durata di due mesi, nell’ambito della quale saranno realizzate due campagne oceanografiche. La partenza dall’Italia verso il porto neozelandese di Lyttelton è prevista per il prossimo 15 novembre. Dalla Nuova Zelanda la nave partirà alla volta dell’Antartide a inizio gennaio 2023 con a bordo materiale e personale. Il rientro a Lyttelton è previsto nella prima settimana di marzo 2023. Durante le due tratte nel Mare di Ross, i 28 ricercatori che si alterneranno porteranno avanti le attività di ricerca previste nell’ambito di 8 progetti finanziati dal PNRA, oltre alle attività in collaborazione con l’Istituto Idrografico della Marina Militare.

Con l’arrivo a inizio novembre del primo personale PNRA a Concordia si concluderà l’isolamento per i 13 invernanti (winterover), che dura dallo scorso febbraio poiché a causa delle temperature esterne che arrivano a -80°C (fino a -100 °C di percezione termica), non è possibile raggiungere la base per quasi nove mesi. A partire da febbraio 2023 saranno sempre 13 i futuri winterover: 5 del PNRA, 7 dell’Istituto polare francese e 1 medico dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA), che resteranno in completo isolamento fino a novembre 2023.

Con la nuova missione a Concordia saranno portati avanti 20 progetti di ricerca, tra cui “Beyond Epica Oldest Ice”, attività internazionale finanziata dall’Unione Europea, il cui obiettivo è quello di ricostruire il clima del pianeta fino a 1,5 milioni di anni fa. Quest’anno nell’ambito del progetto Beyond Epica, coordinato dal Cnr a cui partecipano per l’Italia anche ENEA e Università Ca’ Foscari Venezia, partirà la seconda fase di carotaggio del ghiaccio nel campo allestito a Little Dome C, a circa 40 chilometri da Concordia, con l’obiettivo di riportare entro l’anno i primi campioni di ghiaccio in Italia.

Il docufilm “Antartide – alla scoperta della base Concordia” realizzato da Alberto Salvati, ingegnere elettronico e informatico presente a Concordia durante il Winter Over nell’inverno 2019-2020:

Fonte principale: Programma Nazionale di Ricerche in Antartide.