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Utilizzo dell'isotopo 10 del berillio come indicatore dei cambiamenti climatici

Informazioni tesi

  Autore: Daniele Rigotti
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2016-17
  Università: Università degli Studi di Padova
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: Scienze e tecnologie per l'ambiente e la natura
  Relatore: Luca Capraro
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 67

Lo studio del clima nel passato recente e l’analisi della sua evoluzione attuale ha permesso di evidenziare come il sistema climatico terrestre sia un meccanismo estremamente complesso, instabile e vulnerabile.
La corsa alla documentazione sempre più precisa, dettagliata e continua necessita di indici che permettano, per quanto possibile, di caratterizzare il clima del passato poter poterne prevedere l'andamento nel futuro prossimo.
Una nuova frontiera in questa direzione è lo studio di un isotopo radioattivo del berillio: il 10Be, la cui concentrazione nell’atmosfera terrestre è fortemente legata all'attività del sole. L'attività solare possiede un andamento variabile, caratterizzato dall’alternanza fra periodi di minima e di massima attività. Come dimostrato dall’osservazione e il conteggio delle macchie solari, iniziato già dal XVII secolo, l’attività solare risponde a una periodicità fondamentale di 11 anni, cui si sovrappongono altre frequenze meno marcate.
Il 10Be è un isotopo prodotto in atmosfera dalla collisione dei raggi cosmici con gli atomi di ossigeno e azoto. La sua concentrazione a terra è stata associata al regime delle precipitazioni, al flusso di polveri e ai tassi di produzione di produzione di 10Be in atmosfera, che a sua volta sembra rispondere all’attività solare e alla capacità da parte del sistema Terra di difendsersi dai raggi cosmici.
Modelli di suscettività magnetica del 10Be, ottenuti raccogliendo informazioni in siti con climi e tassi di produzione confrontabili all’attuale, mostrano una correlazione tra la sua concentrazione e specifici cambiamenti ambientali nel passato.
Uno dei principali archivi è costituito delle carote di ghiaccio, specialmente quelle recuperate in Groenlandia e Antartide. A causa della loro collocazione, le calotte glaciali presenti in queste regioni conservano infatti una documentazione lunghissima ed espansa dell’accumulo annuale di giaccio durante le ultime centinaia di migliaia di anni.
L‘analisi della composizione delle bolle d’aria intrappolate nel ghiaccio sono in grado di rivelare le caratteristiche della paleo-atmosfera, che viene ricostruita con particolare attenzione alle variazioni dei tenori di CO2. Tuttavia, sta acquisendo un’importanza sempre maggiore lo studio relativo alla presenza di ceneri vulcaniche e composti chimici meno suggestivi, quali ad esempio il 10Be.
In questa tesi, a partire dalla conoscenza del ciclo di questo isotopo, verranno analizzati i dati ottenuti dalle misurazioni dei carotaggi eseguiti in Antardide e in Groenlandia, confrontandoli con i record dell'attività solare e di altri fenomeni ambientali, onde verificare la concreta possibilità di utilizzare il 10Be come tracciante dei trend climatici futuri.

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1) INTRODUZIONE Quest'ultimo secolo è stato caratterizzato da cambiamenti climatici importanti che hanno avuto effetti devastanti sul pianeta e l'uomo, tra cui: siccità, inalzamento degli oceani ed un aumento del tasso di uragani ed altri eventi climatici catastrofici. Cio che risulta sempre più evidente è la necessità di avere maggiori indici che ci permettano, per quanto possibile, di poter prevedere l'andamento del clima nel futuro prossimo. Una nuova frontiera in questa direzione è lo studio di un isotopo radioattivo del berillio: il 10 Be, fortemente legato all'attività del sole. L'attività solare possiede un andamento per niente costante, caratterizzato da momenti di minimo e di massma attività, intervallati da un periodo di 11 anni, il quale comportamento è stato osservato attraverso il conteggio delle macchie solari, già dal 1600. Il Berillio 10 è un isotopo prodotto in atmosfera dalla collisione dei raggi cosmici con gli atomi di ossigeno e azoto, che funge da proxy per l’attività del sole ed è stato spesso studiato a causa delle sue proprietà associate a precipitazioni, ricaduta di polvere e del suo meccanismo di produzione in atmosfera nei momenti di minima attività solare. Modelli di suscettibilità magnetica del 10 Be mostrano una correlazione tra la concentrazione dell'isotopo e specifici periodi di cambiamenti ambientali del passato, soprattutto raccogliendo i dati in zone con un clima e con un tasso di produzione simile. Un modo per determinare la concentrazione di 10 Be sulla Terra è l’analisi delle carote profonde di ghiaccio: la Groenlandia e l'Antartide rappresentano i siti ideali per la perforazione di queste carote, in quantopossiedono un ghiaccio esteso, profondo e stabile. Le analisi delle bolle d’aria contenute nelle carote sono in grado di rivelare la paleo-composizione dell’atmosfera, in particolare le variazioni delle emissioni di CO 2 , ma anche la presenza delle ceneri in seguito alle eruzioni vulcaniche ed altri gas ed isotopi, quali appunto il 10 Be. In questa tesi, a partire dalla conoscenza del ciclo di questo isotopo, verranno analizzati i dati ottenuti dalle misurazioni dei carotaggi eseguiti in Antardide e in Groenlandia, confrontandloi poi, con l'attività solare e altri fenomeni ambientali, onde verificare la concreta possibilità di utilizzare il 10 Be come utile indicatore per i futuri cambiamenti climatici.

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Parole chiave

campo magnetico
effetto serra
cambiamenti climatici
piccola era glaciale
macchie solari
carotaggi
10be
isotopo
ice core
berillio

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