Post-glacial carbon stocks in two restricted Patagonian fjord basins (52°S) using acoustic profiles and sediment cores

Profondamente sotto la superficie dell'oceano, nelle acque fredde e riparate della Patagonia meridionale, giace un vasto e silenzioso archivio della recente storia della Terra. Queste valli sottomarine, note come fiordi, agiscono come trappole naturali per i sedimenti. Mentre i fiumi trasportano suolo, frammenti di roccia e materia organica dalla terraferma, l'acqua rallenta in questi bacini profondi, permettendo al materiale di depositarsi e accumularsi nel corso di migliaia di anni. Questo processo non è solo una curiosità geologica; è una parte critica del ciclo globale del carbonio. Il carbonio, l'elemento fondamentale della vita, viene intrappolato in questi strati di fango e sabbia, venendo efficacemente rimosso dall'atmosfera dove altrimenti potrebbe contribuire al riscaldamento del pianeta. Gli scienziati sanno da tempo che i fiordi sono efficienti nel seppellire il carbonio, ma hanno avuto difficoltà a misurare esattamente quanto ne sia conservato. La maggior parte degli studi precedenti si è basata sul prelievo di un singolo campione dalla parte superiore del fondale marino o da un unico stretto tubo di fango, ipotizzando poi come quel piccolo pezzo potesse rappresentare l'intero bacino. Questo approccio spesso perde di vista il quadro generale, non riuscendo a tenere conto delle forme complesse del fondale marino o degli strati profondi di sedimento che giacciono molto al di sotto della superficie.

Per risolvere questo enigma, un team di ricercatori ha rivolto la propria attenzione a due bacini specifici e ristretti del sistema dei fiordi della Patagonia meridionale: Bahía Caribe e Bahía Trampa. Questi sono piccoli e profondi sacche d'acqua circondate da terre scoscese, situate in una regione dominata da forti venti e piogge intense. I ricercatori volevano conoscere la quantità totale di carbonio immagazzinato nell'intera colonna di sedimento in questi bacini, dal primissimo strato del fondale marino fino alla base dei depositi post-glaciali. Sapevano che guardare solo la superficie avrebbe fornito un numero erroneamente piccolo, quindi hanno ideato un modo per vedere l'intera storia. Hanno combinato due metodi differenti: prima, hanno utilizzato un dispositivo sonar specializzato per mappare la forma del fondale marino e dello strato di sedimento, creando un modello tridimensionale della valle nascosta. Secondo, hanno prelevato lunghi tubi continui di sedimento dalle parti più profonde di questi bacini per analizzare la composizione chimica del fango a diverse profondità. Unendo la forma del bacino con i dati chimici dei carotaggi, sono stati in grado di calcolare il peso totale del carbonio nascosto nel terreno. Poiché gli strati di sedimento erano più profondi dei carotaggi in alcune aree, hanno utilizzato la modellazione statistica per stimare il contenuto di carbonio nelle sezioni più profonde e non campionate, basandosi sui modelli riscontrati nelle parti più profonde dei loro campioni.

I risultati hanno rivelato un serbatoio di carbonio nascosto che è molto più grande di quanto suggerito dalle misurazioni superficiali. Nel bacino più grande, Bahía Caribe, il team ha calcolato che il sedimento contiene circa 65.100 tonnellate di carbonio organico e 38.000 tonnellate di carbonio inorganico. Nel bacino più piccolo e meno profondo, Bahía Trampa, il totale è di circa 13.400 tonnellate di carbonio organico e 4.600 tonnellate di carbonio inorganico. Quando i ricercatori hanno confrontato questi totali a tutta profondità con la quantità di carbonio trovata solo nei primi dieci centimetri di sedimento, hanno riscontrato una differenza sbalorditiva. Il carbonio totale immagazzinato nella colonna completa di sedimento era circa cento volte superiore a quello che sarebbe stato stimato osservando solo lo strato superficiale. Questa enorme discrepanza evidenzia quanto sia pericoloso presumere che la parte superiore del fango rappresenti l'intero cumulo; gli strati profondi contengono la stragrande maggioranza del carbonio immagazzinato.

Una scoperta inaspettata è stata la quantità significativa di carbonio inorganico presente in questi bacini. Mentre il carbonio organico proviene da esseri viventi come piante e animali, il carbonio inorganico in questi sedimenti proviene dai gusci di minuscole creature marine e altri frammenti minerali. In Bahía Caribe, questo carbonio inorganico costituiva il 37 percento del stock totale di carbonio, e in Bahía Trampa, rappresentava il 25 percento. Questa è una distinzione cruciale perché il modo in cui il carbonio inorganico viene conservato è diverso da quello del carbonio organico. La formazione di questi gusci minerali rilascia effettivamente una piccola quantità di anidride carbonica nell'acqua circostante, il che significa che, sebbene questo carbonio sia sepolto nel sedimento, non agisce come una rimozione netta di anidride carbonica dall'atmosfera allo stesso modo della materia organica. I ricercatori hanno notato che questo carbonio inorganico proveniva probabilmente dai gusci di creature come molluschi e foraminiferi microscopici che vivevano nell'acqua, piuttosto che dalle rocce sulla terraferma, che non contengono minerali carbonatici.

Lo studio ha anche fatto luce su come la forma del bacino e la profondità dell'acqua influenzino ciò che viene immagazzinato. Il bacino più grande e profondo, Bahía Caribe, che si collega all'oceano aperto attraverso un canale più profondo, conteneva una proporzione maggiore di carbonio inorganico rispetto al bacino più piccolo e meno profondo. Ciò suggerisce che l'ambiente marino nel bacino più profondo fosse più favorevole per la crescita di organismi costruttori di gusci. Al contrario, il bacino più superficiale era più influenzato dall'acqua dolce e dal deflusso glaciale, risultando in una miscela di sedimenti differente. I ricercatori hanno utilizzato un metodo statistico per simulare la forma degli strati di sedimento mille volte per tenere conto dell'incertezza, garantendo che i loro numeri finali fossero robusti. Hanno scoperto che, sebbene non potessero vedere il fondo estremo del sedimento in alcune aree, gli strati campionati suggerivano che la densità di carbonio rimanesse costante anche a grandi profondità.

In definitiva, questo lavoro fornisce un quadro molto più chiaro di quanto carbonio sia nascosto nei fiordi della Patagonia. Dimostra che affidarsi solo ai campioni superficiali sottostima enormemente la reale capacità di stoccaggio di queste valli sottomarine. La quantità totale di carbonio in questi due bacini è paragonabile alla quantità di carbonio immagazzinata nelle torbiere della regione, famose per la loro capacità di trattenere il carbonio. Tuttavia, lo studio avverte anche che non tutto il carbonio nel sedimento è uguale; la parte inorganica, pur essendo sostanziale, gioca un ruolo diverso nel sistema climatico rispetto alla parte organica. Mappando l'intera profondità di questi bacini, i ricercatori hanno fornito un conteggio più accurato del bilancio del carbonio terrestre, mostrando che gli strati profondi e silenziosi dei fiordi custodiscono una porzione significativa, e precedentemente trascurata, del carbonio del pianeta. Questa comprensione è essenziale per prevedere con precisiono come il clima della Terra risponderà ai cambiamenti futuri, mentre questi archivi sottomarini continuano a crescere e a mutare con le maree e il ghiaccio.