Grande sopresa: L’atmosfera (almeno per quanto riguarda lo strato di ozono) mostrava già segni di cambiamento antropogenico trent’anni prima dell’impennata dei CFC.
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Gli scienziati scoprono che la deplezione dell’ozono è iniziata decenni prima della scoperta del buco dell’ozono
Usando strumenti moderni, hanno anche determinato che il tetracloruro di carbonio, usato come agente per il lavaggio a secco e come solvente sgrassante già negli anni ’30, era alla base della deplezione precoce dell’ozono.
Jennifer Chu | MIT News
Il buco dell’ozono antartico è stato scoperto nel 1985, quando gli scienziati hanno osservato una grave deplezione nello strato protettivo di ozono stratosferico della Terra. Sostanze chimiche industriali note come clorofluorocarburi (CFC), allora ampiamente usati come refrigeranti, propellenti, agenti espandenti per schiume e solventi, erano alla base della deplezione dell’ozono. Dopo uno sforzo globale concertato per eliminare gradualmente l’uso dei CFC, l’ozono oggi si sta riprendendo, specialmente in Antartide.
La scoperta del buco dell’ozono è stata possibile grazie, in parte, agli strumenti di misura che erano disponibili al tempo. Progressi in quegli strumenti, insieme a satelliti e altre tecnologie di monitoraggio, hanno da allora permesso agli scienziati di tracciare il recupero dell’ozono.
Ma se la tecnologia di oggi fosse stata disponibile molto prima? Gli scienziati sarebbero stati in grado di individuare segni ancora più precoci di deplezione dell’ozono indotta dall’uomo? E, in tal caso, quando sarebbero comparsi quei primi segni, e dove?
Scienziati del MIT hanno ora alcune risposte. Il team, guidato dalla chimica dell’atmosfera Susan Solomon, ha condotto un esperimento concettuale in cui considerano un mondo ipotetico in cui le attuali capacità di monitoraggio atmosferico fossero disponibili per tutto il secolo scorso. In questo scenario, hanno simulato la chimica dell’atmosfera attraverso la storia e hanno scoperto non solo quando il primo segno di deplezione dell’ozono sarebbe stato rilevabile, ma anche dove, e perché.
In uno studio pubblicato sui Proceedings of the National Academy of Sciences, gli scienziati suggeriscono che i primi segni di deplezione dell’ozono sono comparsi già nel 1957, circa 30 anni prima che il buco dell’ozono fosse scoperto. E questo primo segnale di perdita di ozono non è comparso in Antartide, ma nella stratosfera superiore dei tropici. Inoltre, la causa di questa deplezione precoce non era dovuta ai CFC, ma a un’altra sostanza chimica industriale: il tetracloruro di carbonio.
«Ciò che abbiamo imparato dai libri di testo è che i CFC causano la deplezione dell’ozono», afferma il primo autore dello studio, Jian Guan, uno studente laureato nel Dipartimento di Scienze della Terra, dell’Atmosfera e dei Pianeti (EAPS) del MIT. «Si scopre che c’era un altro composto che ha causato la deplezione dell’ozono molto prima dei CFC. Questa è stata una grande sorpresa».
Per Solomon, che è stata una pioniera nello studio degli effetti dell’ozono sull’atmosfera, e che è stata la prima a mostrare che i CFC erano il principale agente che erodeva l’ozono antartico, i nuovi risultati sono stati uno shock completo.
«Il fatto che la deplezione dell’ozono sarebbe avvenuta già alla fine degli anni ’50, che è molto prima di quanto avrei pensato, mi ha assolutamente sbalordito», afferma Solomon, la professoressa Lee and Geraldine Martin di Studi Ambientali e Chimica al MIT. «Questo studio mostra che è davvero importante continuare a monitorare, in modo da poter comprendere appieno come l’atmosfera risponde e si riprende».
I coautori dello studio del MIT includono Peidong Wang, Yaowei Li e Kane Stone; insieme a Benjamin Santer dell’Università dell’East Anglia; Qiang Fu dell’Università di Washington; Rolando Garcia, Douglas Kinnison e Jun Zhang del National Center for Atmospheric Research; Jean-Francois Lamarque di Climate Modeling and Analysis LLC; e Gabriel Chiodo del Consiglio Nazionale delle Ricerche spagnolo.
L’ozono è una molecola altamente reattiva, composta da tre atomi di ossigeno, che esiste naturalmente negli strati superiori dell’atmosfera. Nella stratosfera, l’ozono agisce come uno schermo, assorbendo i raggi del sole e riducendo le radiazioni ultraviolette dannose che possono raggiungere la superficie della Terra.
Alla fine degli anni ’80, dopo che gli scienziati hanno osservato per la prima volta segni di deplezione dell’ozono in Antartide, Solomon ha guidato spedizioni nella regione per misurare la composizione della stratosfera. Quelle misurazioni hanno confermato che l’agente di distruzione dell’ozono erano i CFC, le sostanze chimiche che erano usate globalmente nella refrigerazione, nell’aria condizionata e nei propellenti per aerosol, tra altri usi.
Nello specifico, Solomon ha misurato livelli più alti del previsto di diossido di cloro nella stratosfera antartica. La presenza di questa molecola, nello stesso luogo in cui era osservata la deplezione dell’ozono, aveva una sola spiegazione chimica: l’ozono stava venendo scisso da atomi di cloro “vaganti”. Al tempo, i CFC ricchi di cloro erano in largo uso, e il chimico del MIT Mario Molina propose che se i CFC fossero risaliti fino alla stratosfera, i fotoni del sole avrebbero potuto spezzare le molecole e liberare atomi di cloro, che sarebbero poi stati liberi di spezzare gli atomi di ossigeno dell’ozono.
Il lavoro di Molina, e le misurazioni di Solomon, sono stati fondamentali per mostrare che i CFC potevano depauperare l’ozono, una scoperta che ha valso a Molina una parte del Premio Nobel per la Chimica del 1995. Poco dopo, quasi ogni paese nel mondo ha firmato il Protocollo di Montreal, che ha portato infine all’eliminazione graduale di successo dei CFC e di altre sostanze che riducono l’ozono. Negli ultimi anni, come risultato di quella cooperazione globale, gli scienziati hanno osservato segni iniziali di recupero dell’ozono.
«Sappiamo cosa abbiamo ora, e l’ozono sta iniziando a riprendersi», afferma Solomon. «Ma nessuno ha mai realmente documentato dove e quando e perché la prima deplezione dell’ozono sarebbe avvenuta».
Per il loro nuovo studio, Solomon, Guan e i loro colleghi hanno adottato un approccio del tipo “cosa succederebbe se”, ponendo la domanda: cosa succederebbe se il passato avesse avuto le capacità di monitoraggio del presente? Quando saremmo stati in grado di rilevare il primo segno di deplezione dell’ozono indotta dall’uomo?
Gli strumenti di monitoraggio di oggi sono sensibili a un certo rapporto segnale/rumore, il che significa che possono identificare pattern di perdita di ozono che sono più probabilmente un “segnale” di deplezione indotta dall’uomo (come quella da CFC), rispetto a perdita di ozono dovuta a “rumore”, come fluttuazioni casuali dovute al tempo atmosferico e a fenomeni naturali.
Con questo in mente, il team ha cercato di riprodurre la chimica dell’atmosfera nell’ultimo secolo per vedere se potessero osservare un segnale rispetto al rumore, sulla base della sensibilità degli strumenti di monitoraggio di oggi.
Il team ha usato 16 diverse esecuzioni di modello, ciascuna delle quali simula condizioni e dinamiche variabili dell’atmosfera a varie latitudini e altitudini, così come le concentrazioni e le interazioni di ozono e altre molecole. L’ozono è influenzato non solo da sostanze chimiche causate dall’uomo, ma anche da fenomeni naturali come eruzioni vulcaniche e pattern meteorologici di El Niño. Ogni esecuzione di modello simula la risposta dell’ozono a questi fenomeni naturali, che il team ha combinato per stabilire un intervallo di “rumore”, ovvero deplezione dell’ozono che è probabilmente dovuta a variabilità naturale.
Hanno aggiunto a ciascun modello le varie sostanze chimiche industriali che erano note per essere state prodotte in vari momenti nel corso dell’ultimo secolo.
«Anno per anno, abbiamo stime dall’industria di quanto di queste sostanze chimiche siano state prodotte e vendute globalmente, e le emissioni di tutte queste sostanze chimiche, che i modelli includono», spiega Solomon. «E nel caso del tetracloruro di carbonio, la cosa davvero interessante è che abbiamo anche dati da carote di ghiaccio».
Le carote di ghiaccio sono cilindri di ghiaccio estratti da grandi profondità, che si erano formati in Antartide e nell’Artico dalla caduta e stratificazione della neve nel corso di centinaia di anni. Le carote di ghiaccio contengono i resti della neve, così come qualunque traccia chimica nell’atmosfera attraverso cui la neve era originariamente caduta. Gli scienziati possono quindi usare le carote di ghiaccio per stimare la composizione dell’atmosfera attraverso la storia.
«In realtà vediamo nelle carote di ghiaccio che il tetracloruro di carbonio inizia ad aumentare già negli anni ’40», nota Solomon.
Il team ha incorporato dati industriali e da carote di ghiaccio nei loro modelli, poi ha cercato di vedere se un segnale di perdita di ozono indotta dall’uomo emergesse dal rumore delle fluttuazioni naturali. La loro analisi ha rivelato che un segnale è effettivamente comparso, già nel 1957. Non solo hanno visto quando il segnale è comparso, ma anche dove: nei tropici, piuttosto che in Antartide.
I ricercatori affermano che la perdita di ozono indotta dall’uomo probabilmente stava avvenendo globalmente, ma era più facile da individuare nella stratosfera superiore tropicale, poiché quella è la regione in cui l’intervallo delle fluttuazioni naturali è il più piccolo, e quindi dove un segnale può emergere meglio.
Infine, l’analisi ha indicato che il tetracloruro di carbonio, e non i CFC, era la causa della deplezione dell’ozono più precoce.
«Questa è l’unica sostanza che riduce l’ozono che stava aumentando così presto», afferma Solomon. «Abbiamo iniziato a usare il tetracloruro di carbonio negli anni ’30 come agente per il lavaggio a secco e come solvente sgrassante. Non abbiamo iniziato a usare i CFC fino a molto più tardi».
Il tetracloruro di carbonio è stato da allora eliminato dall’uso nella maggior parte del mondo, inizialmente a causa di preoccupazioni per la salute; la sostanza chimica può causare disturbi del sistema nervoso con esposizione prolungata ed è un sospetto cancerogeno. Da quando il Protocollo di Montreal ha iniziato a limitare rigorosamente il suo uso negli anni ’90, le concentrazioni della molecola nell’atmosfera sono in diminuzione. Tuttavia, afferma Solomon, il nuovo studio evidenzia la necessità di vigilanza nel monitoraggio del tetracloruro di carbonio, dei CFC e di altre sostanze che riducono l’ozono che possono essere state eliminate gradualmente ma possono ancora persistere per decenni.
«Abbiamo compiuto un grande sforzo per eliminare queste sostanze chimiche», afferma Solomon. «Non abbiamo forse l’obbligo di continuare a monitorare per assicurarci che l’atmosfera risponda nel modo in cui pensiamo che dovrebbe?».
Questa ricerca è stata sostenuta, in parte, dalla National Science Foundation, dalla National Oceanic and Atmospheric Administration e dalla Commissione europea. FONTE https://news.mit.edu/2026/scientists-find-ozone-depletion-began-decades-before-ozone-hole-discovery-0629
UN COMMENTO
La data emersa dallo studio del MIT – il 1957 come primo segnale rilevabile di deplezione dell’ozono – richiama inevitabilmente il periodo dei grandi test nucleari in alta atmosfera e dei primi lanci di razzi e satelliti. È un nesso che la scienziata Rosalie Bertell ha messo al centro della sua riflessione già decenni fa.
Nel suo libro Pianeta Terra. L’ultima arma di guerra (edizione italiana da me curata e pubblicata) Bertell ha lanciato ripetuti campanelli d’allarme sull’uso del pianeta – e dei suoi sistemi – da parte dei militari come arma di guerra.«Abbiamo permesso che le bombe nucleari fossero innescate nel cielo, prima ancora di sapere cosa fosse il cielo e cosa facesse per proteggere la biosfera terrestre», ha scritto.Stati Uniti e URSS – così come, in misura minore, Francia, Cina e Regno Unito – erano impegnati in test nucleari atmosferici che non solo contaminavano l’ambiente globale (l’Artico in particolare), ma danneggiavano anche lo strato di ozono protettivo della Terra. Secondo Bertell, questo aveva il potenziale non solo di interrompere i cicli naturali, ma, se sufficientemente grave, di «spazzare via la rete alimentare e rendere la vita impossibile».
Bertell riconduceva i “buchi” nello strato di ozono a «decenni di test nucleari, voli supersonici e lanci di razzi nello spazio», come sintetizza una ricostruzione del suo pensiero. Si riferiva inoltre a stime della US National Academy of Sciences secondo cui «i 300 megatoni di esplosioni nucleari detonate tra il 1945 e il 1963 […] avevano depauperato lo strato di ozono di circa il 4 %».. VEDI QUI
Il nuovo studio del MIT, pur individuando nel tetracloruro di carbonio – e non nei test nucleari – la principale sostanza responsabile della prima deplezione rilevabile negli anni Cinquanta, conferma comunque che segnali di alterazione dell’ozono stratosferico erano presenti decenni prima della scoperta del “buco” antartico del 1985. In questa luce, l’avvertimento di Bertell mantiene tutta la sua forza: la necessità di monitorare non solo le sostanze chimiche industriali, ma anche le attività militari e spaziali che immettono energia e materiali direttamente nella stratosfera e oltre.
Maria Heibel
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