Ghiacciai come macchine del tempo: cosa contengono le carote di ghiaccio che il riscaldamento sta cancellando per sempre

Una carota di ghiaccio estratta dal ghiacciaio Weißseespitze nelle Alpi Orientali, al confine tra Austria e Italia, conserva tracce chimiche di attività umana dall’epoca romana fino al XVII secolo: piombo da fonderie medievali, arsenico da eruzioni vulcaniche, levoglucosano da grandi incendi.

Ma gli strati più recenti, quelli dal 1600 in poi, sono già scomparsi per fusione superficiale accelerata, e secondo le stime attuali il 30% dei ghiacciai dell’Ötztal potrebbe sparire entro cinque anni, portando con sé archivi paleoclimatici irrecuperabili. Lo studio è pubblicato su Frontiers in Earth Science (DOI: 10.3389/feart.2026.1680019).

Cosa contiene il ghiaccio: la struttura dell’archivio glaciale

Un ghiacciaio alpino è un archivio stratificato. Ogni anno, la neve che si deposita in quota ingloba tutto ciò che è presente nell’atmosfera in quel momento: particelle di aerosol, ioni di solfato, nitrato e ammonio, metalli pesanti di origine industriale o vulcanica, spore e pollini, particelle carboniose di incendi, molecole organiche specifiche di processi di combustione della biomassa. Man mano che la neve si accumula e si comprime, la neve precedente si trasforma in firn (ghiaccio granulare poroso) e poi in ghiaccio compatto. L’aria intrappolata tra i granuli durante questa transizione viene sigillata sotto forma di microscopiche bolle di gas, preservando un campione dell’atmosfera dell’epoca.

Il risultato è una sequenza temporale tridimensionale: procedendo dall’alto verso il basso di una carota di ghiaccio, si risale nel tempo. Lo strato più superficiale corrisponde alla neve più recente; il bedrock ghiacciato alla base può risalire a millenni fa. Gli strati più sottili, compattati dal peso di quelli superiori, corrispondono agli anni più remoti; quelli più spessi in superficie ai più recenti, non ancora completamente compressi. I ricercatori possono datare il ghiaccio contando gli strati (come si contano gli anelli degli alberi), analizzando chimicamente la composizione del ghiaccio, modellizzando il flusso del ghiacciaio o mettendo in correlazione con altri archivi paleoclimatici.

Questa caratteristica rende i ghiacciai alpini insostituibili rispetto alle carote antartiche o groenlandesi: la loro posizione nel cuore dell’Europa industrializzata li rende sensori locali ad alta risoluzione delle attività umane regionali. Questi ghiacciai locali forniscono informazioni più precise su ciò che accadeva nelle vicinanze, complementari ai grandi archivi polari che registrano segnali globali su scale temporali di centinaia di migliaia di anni.

Il ghiacciaio Weißseespitze e lo studio di Spagnesi

Il ghiacciaio Weißseespitze, nella catena dell’Ötztal a circa 3.500 metri di quota, è stato al centro del nuovo studio condotto da Azzurra Spagnesi, paleoclimatologa dell’Università Ca’ Foscari di Venezia, con colleghi austriaci e italiani. Il team ha estratto una carota perforando il ghiacciaio fino alla roccia madre sottostante, recuperando oltre 9 metri di ghiaccio compresso che rappresentano un archivio continuo da circa il II secolo d.C. al XVII secolo. Gli strati corrispondenti ai secoli successivi al 1600 erano già andati perduti per fusione.

L’analisi chimica della carota ha rivelato firme storicamente identificabili con precisione. Negli strati corrispondenti all’epoca romana (I-IV secolo d.C.) il ghiaccio mostra concentrazioni elevate di piombo, elemento usato massicciamente nell’industria metallurgica romana per condutture, utensili e leghe. Spagnesi e il suo team hanno osservato nei campioni del Weißseespitze inquinanti come il piombo da attività umane già un millennio fa.

Intorno all’anno 1000 d.C., il ghiaccio registra un picco di arsenico e rame: elementi traccia caratteristici delle eruzioni vulcaniche, ma anche della ripresa dell’attività mineraria e metallurgica medievale europea, con l’espansione della lavorazione di rame, argento e piombo nelle regioni alpine e centro-europee. La sovrapposizione dei due segnali (eruttivo e antropico) richiede l’uso di rapporti elementali specifici (come il rapporto arsenico/antimonio) per distinguere le due origini.

Nello stesso intervallo temporale, la carota contiene picchi di levoglucosano, una molecola organica prodotta esclusivamente dalla combustione incompleta di cellulosa. Il levoglucosano è un marcatore inequivocabile degli incendi di biomassa: la sua presenza in quantità anomale, abbinata a concentrazioni elevate di carbone organico trovate in carote di torbiere nelle stesse Alpi orientali, suggerisce una fase prolungata di siccità e grandi incendi forestali intorno al 1000-1100 d.C., probabilmente legata a variazioni climatiche dell’Optimum Medievale. Questo corrisponde a alti livelli di carbone trovati in carote campionate da un ecosistema vicino: le torbiere.

Il problema della fusione superficiale: quando l’archivio si cancella

La parte più allarmante dello studio riguarda lo stato attuale del ghiacciaio. Il Weißseespitze ha già subito l’impatto delle temperature più calde, poiché gli strati superiori, corrispondenti ai secoli dal 1600 in poi, si sono sciolti. Ciò significa che quattro secoli di storia atmosferica sono già irrecuperabili su questo sito.

Il meccanismo di distruzione è duplice. Il primo è la fusione superficiale diretta: le temperature estive più alte sciolgono lo strato superficiale del ghiacciaio, eliminando fisicamente il ghiaccio più recente. Il secondo, più insidioso, è la percolazione dell’acqua di fusione negli strati sottostanti: l’acqua prodotta dallo scioglimento superficiale non defluisce interamente, ma si infiltra verso il basso attraverso il ghiaccio poroso del firn, trascinando con sé gli ioni disciolti (solfato, nitrato, ammonio) e rimescolandoli con gli strati più profondi. Questo processo, documentato in dettaglio nel caso del ghiacciaio Corbassière in Svizzera dallo studio pubblicato su Nature Geoscience nel 2024 dal gruppo del Paul Scherrer Institute, cancella la stratigrafia chimica anche del ghiaccio che non si è ancora sciolto fisicamente: il ghiaccio rimane, ma il suo contenuto informativo è compromesso.

Quando si verifica un’ablazione netta nei siti di perforazione delle carote di ghiaccio, l’età della superficie, che è un importante punto di ancoraggio per la datazione, non è più nota. Inoltre, la sovrapposizione con le osservazioni strumentali diventa più breve o inesistente, e questa sovrapposizione è un prerequisito fondamentale per calibrare le successive ricostruzioni dalle carote di ghiaccio.

Il problema colpisce anche le quote più elevate. Nelle Alpi, anche ad altitudini intorno ai 4.100 metri sul livello del mare, i ghiacciai sono sull’orlo di diventare inadatti come archivi paleoambientali naturali. La quota di 4.100 metri corrisponde a siti come il Col du Dôme sul Monte Bianco e il Colle Gnifetti sul Monte Rosa, che fino a pochi decenni fa erano considerati sufficientemente freddi e remoti da essere al sicuro dalla fusione superficiale.

La perdita quantificata: 30% dei ghiacciai dell’Ötztal in cinque anni

Circa il 30% dei ghiacciai dell’Ötztal potrebbe sparire nei prossimi cinque anni. Questa stima, citata da Spagnesi nel suo studio, si inserisce in un quadro di perdita di massa glaciale alpina che i dati satellitari e le misurazioni in campo documentano con crescente precisione. I ghiacciai svizzeri nel loro insieme hanno perso oltre la metà del loro volume dal 1931, un dato ricavato da comparazioni fotogrammetriche terrestri a lungo termine.

Lo studio su Nature Climate Change pubblicato a dicembre 2025 dal gruppo di Van Tricht, Zekollari e Huss ha proiettato l’estinzione dei ghiacciai montani su scala globale, stimando un picco di sparizione tra il 2041 e il 2055 con fino a 4.000 ghiacciai che scompaiono ogni anno nello scenario di riscaldamento più severo. Per l’Europa Centrale, la regione con la più alta densità di ghiacciai piccoli, il tasso massimo di estinzione potrebbe raggiungere il 3,3% dei ghiacciai attuali per anno. Le regioni con pochi ghiacciai, come l’Islanda, vedrebbero una perdita massima annua di 5-10 unità; l’Asia Centrale, che ospita la più grande popolazione glaciale, perde attualmente 200-300 ghiacciai per anno e questo tasso è proiettato a raggiungere circa 500 all’anno con un riscaldamento di +1,5°C.

Cosa registrano le carote dell’Ötztal: dall’Impero Romano all’era industriale

La ricostruzione storica permessa dalle carote del Weißseespitze copre un arco temporale durante il quale l’attività umana in Europa ha attraversato fasi molto diverse. Il ghiaccio del II-IV secolo d.C. riflette l’economia mineraria e metallurgica dell’Impero Romano al suo apice. Quello del V-IX secolo mostra una riduzione delle tracce antropiche, coerente con la contrazione dell’attività industriale nel post-collasso romano. Il ghiaccio del X-XII secolo mostra una ripresa, in parallelo con la rinascita urbana medievale e l’espansione delle industrie estrattive nelle regioni alpine. Gli strati del XIV-XV secolo contengono tracce di eruzioni vulcaniche maggiori (Samalas nel 1257, Kuwae nel 1453) identificabili come picchi di solfato.

Ogni uno di questi strati è un punto di calibrazione per i modelli climatici: conoscere la composizione atmosferica in questi periodi permette di verificare che i modelli riproducano correttamente le condizioni passate, aumentando la fiducia nelle loro proiezioni future. Occorre passare ai modellisti informazioni precise sui cambiamenti nella composizione atmosferica passata, e anche sulla variabilità ambientale, per addestrare i modelli.

Il progetto Ice Memory: l’archivio globale delle carote

La risposta istituzionale alla crisi degli archivi glaciali è coordinata dalla Ice Memory Foundation, un’iniziativa internazionale co-fondata dal glaciologo Jerome Chappellaz (CNRS, Francia) e dal chimico analitico Carlo Barbante (Ca’ Foscari, Venezia). L’iniziativa, guidata dalla Ice Memory Foundation, punta a ottenere carote di ghiaccio da 20 ghiacciai in pericolo nel mondo in 20 anni e a raccoglierle in un archivio climatico globale.

Le carote vengono estratte dai ghiacciai ancora in condizioni di analizzabilità, studiate con le tecniche disponibili oggi e poi conservate in depositi a bassa temperatura (generalmente intorno ai -50°C) in siti sicuri, con la prospettiva che le tecnologie analitiche future possano estrarre da esse informazioni oggi non accessibili. Il sito di conservazione principale è la stazione antartica Concordia, gestita da Francia e Italia, dove le temperature naturali garantiscono la conservazione senza necessità di refrigerazione attiva continua.

I ghiacciai già oggetto di campionamento nell’ambito del programma includono il Col du Dôme sul Monte Bianco (campionato nel 2016 e 2021), il Colle Gnifetti sul Monte Rosa (campionato nel 2020), il ghiacciaio Illimani in Bolivia (campionato nel 2017), il ghiacciaio Belukha in Russia (campionato nel 2018) e il Monte Elbrus nel Caucaso (campionato nel 2021). Secondo le simulazioni IPCC, i ghiacciai con vette sotto i 3.500 m nelle Alpi e sotto i 5.400 m nelle Ande saranno scomparsi entro il 2100.

Le tecniche di analisi delle carote: da cosa dipende la lettura dell’archivio

L’estrazione dell’informazione da una carota di ghiaccio richiede tecniche analitiche diverse a seconda del tipo di segnale cercato. Per i gas atmosferici (CO₂, CH₄, N₂O) si utilizza la cromatografia gassosa su campioni di ghiaccio frantumato sotto vuoto: le bolle liberate vengono analizzate direttamente. Per i metalli pesanti (piombo, arsenico, rame, bismuto) si impiegano spettrometri di massa a plasma accoppiato induttivamente (ICP-MS) su campioni fusi in ambiente ultrapulito. Per i marcatori organici come il levoglucosano si usa la cromatografia ionica o la cromatografia liquida ad alta pressione accoppiata a spettrometria di massa (HPLC-MS). Per le particelle insolubili (carbone nero, spore, pollini) si utilizzano microscopia elettronica a scansione e contatori ottici di particelle su campioni filtrati.

La datazione degli strati utilizza quattro approcci complementari: il conteggio degli strati annuali (possibile solo nei siti ad alta accumlazione dove le stagioni sono ben distinguibili chimicamente), la modellizzazione del flusso del ghiaccio (che stima l’assottigliamento degli strati nel tempo), la presenza di marker orizzontali assoluti (eruzioni vulcaniche con date note che depositano strati di solfato datati con precisione, come il Tambora nel 1815 o il Pinatubo nel 1991), e la datazione al radiocarbonio per i materiali organici intrappolati nel ghiaccio.

Il confronto con gli archivi antartici: differenze strutturali

Gli archivi glaciali alpini e quelli polari registrano segnali complementari ma non sovrapponibili. Le carote antartiche, come quelle estratte dal progetto EPICA (European Project for Ice Coring in Antarctica), coprono fino a 800.000 anni di storia climatica con una continuità stratigrafica incomparabile, grazie alle temperature bassissime e all’accumulo di neve stabile. Le carote groenlandesi arrivano a circa 130.000 anni.

Ma proprio la loro lontananza dalle fonti di inquinamento industriale europeo le rende meno sensibili ai segnali regionali di breve durata. Un’eruzione nelle Alpi, una crisi metallurgica medievale in Germania, un’epidemia che riduce l’attività agricola in Pianura Padana: questi eventi lasciano tracce sottili nelle carote antartiche, diluite dalla distanza atmosferica. Nei ghiacciai alpini, distanti pochi chilometri dalle fonti, questi segnali sono amplificati e risolvibili con precisione cronologica. La perdita degli archivi alpini è quindi una perdita di risoluzione geografica e temporale che le carote polari non possono compensare.

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