Come abbiamo osservato per chilometri sotto la calotta glaciale Antartica

L'Antartide è un luogo vasto e molto dinamico, ma le tecnologie radar, dalle pellicole risalenti all'epoca della Seconda Guerra Mondiale ai sensori miniaturizzati all'avanguardia, permettono agli scienziati di osservare e capire i cambiamenti che avvengono sotto i ghiacci del continente in modo dettagliato come mai prima d’ora. Unisciti al radio-glaciologo Dustin Schroeder per un volo sopra l'Antartide, ammira come i radar che penetrano nel ghiaccio ci aiutano a capire i futuri innalzamenti del livello del mare e che cosa comporterà per tutti noi lo scioglimento dei ghiacciai.

Sono un radio-glaciologo.

Significa che uso i radar per studiare
i ghiacciai e le calotte di ghiaccio.

Come molti glaciologi di questi tempi,

mi occupo di stimare

quanto contribuirà il ghiaccio
all'innalzamento dei mari in futuro.

Quindi oggi voglio parlare del motivo

per cui è così difficile fare una stima
sull'innalzamento del livello del mare

e perché credo che cambiando il modo
in cui consideriamo la tecnologia radar

e le scienze naturali,

possiamo migliorare molto.

Quando parlano
di innalzamento dei mari,

gli studiosi mostrano questo.

Questo grafico è creato
con modelli climatici e di calotte.

Sulla destra vedete
il range di aumento dei mari

predetto da questi modelli
per i prossimi 100 anni.

Per capirci, questo
è il livello del mare ora,

e questo è il livello

oltre al quale 4 milioni di persone
sarebbero a rischio ricollocamento.

Quindi parlando di pianificazione,

l'incertezza di questo grafico
è già grande di per sé.

Ma questo grafico è accompagnato
da un asterisco e una precisazione:

"Se la Calotta Glaciale
Antartica Occidentale non collassa".

In quel caso si parlerebbe di numeri
decisamente più elevati.

Sarebbero fuori da questo grafico.

E dovremmo valutare
seriamente questa possibilità

perché dalla storia geologica
della Terra sappiamo

che in alcuni periodi della sua storia

i mari sono aumentati
molto più rapidamente di oggi.

E oggi non possiamo escludere

che questo accadrà anche in futuro.

Quindi, perché non sappiamo dire
con sicurezza

se una zona enorme di una calotta
grande come un continente

collasserà o meno?

Per poterlo sapere ci servono dei modelli

che includano tutti i processi,
le condizioni e le leggi della fisica

che sarebbero coinvolte
in un disastro simile.

Ed è difficile da sapere

perché quei processi
e quelle condizioni avvengono

sotto chilometri di ghiaccio.

E i satelliti, che scattano
immagini come questa,

non riescono a vederli.

Abbiamo delle immagini più nitide
della superficie di Marte

di quello che c'è
sotto la Calotta Glaciale Antartica.

Ed è ancora più difficile
perché abbiamo bisogno delle immagini

di una superficie enorme,
sia nel tempo che nello spazio.

In termini di spazio,
questo è un continente.

E così come in Nord America

le Montagne Rocciose, le Everglades
e i Grandi Laghi sono diversi fra loro,

lo sono anche le regioni dell'Antartide.

In termini di tempo, sappiamo

che le calotte glaciali non impiegano
solo millenni o secoli a cambiare,

ma cambiano anche
nell'arco di anni o addirittura giorni.

Quindi vogliamo le immagini di qualcosa
che è sotto chilometri di ghiaccio

su una zona grande quanto un continente,

e in modo continuativo nel tempo.

Come si fa?

Bé, qualcosa riusciamo a vederlo
sotto la superficie della calotta.

Come ho detto prima,
io sono un radio-glaciologo.

E si chiama così

perché usiamo un radar aereo
capace di penetrare il ghiaccio

per vedere dentro le calotte.

Quasi tutti i dati usati dal mio team
sono raccolti dagli aerei

come questo DC-3
della Seconda Guerra Mondiale,

ha combattuto
nell'Offensiva delle Ardenne.

Potete vedere le antenne sotto l'ala.

Queste sono usate per trasmettere
segnali radar dentro il ghiaccio.

E l'eco che ritorna
contiene delle informazioni

su cosa sta succedendo
dentro e sotto la calotta di ghiaccio.

Mentre il radar fa questo,

gli scienziati e gli ingegneri
sono sull'aereo,

a volte per otto ore di fila,

e si assicurano che il radar funzioni.

In realtà, credo che la gente
abbia un'idea sbagliata

su questo tipo di lavoro.

La gente pensa che gli scienziati
guardino fuori dal finestrino,

contemplando il paesaggio,
il suo contesto geologico

e le sorti delle calotte glaciali.

Una volta un tizio di "Frozen Planet"
della BBC era su uno di questi voli.

Ha passato ore a filmarci
mentre giravamo delle manopole.

(Risate)

Anni dopo, mentre riguardavo
la serie con mia moglie

è comparsa una scena come questa
e io ho detto che era molto bella.

Le mi ha chiesto: "Ma non c'eri
anche tu su quel volo?"

(Risate)

Le ho detto: "Sì, ma guardavo
lo schermo di un pc".

(Risate)

Quindi quando pensate a questo lavoro,

non pensate a immagini come questa.

Pensate a immagini come questa.

(Risate)

Questo è un radargramma,
cioè un profilo verticale del ghiaccio,

simile a una fetta di torta.

Lo strato chiaro in alto
è la superficie della calotta,

lo strato chiaro sul fondo
è il sostrato roccioso del continente,

gli strati al centro
sono come gli anelli di un albero

che contengono le informazioni
sulla storia della calotta glaciale.

Ed è incredibile
che funzioni così bene.

I georadar che vengono usati

per rilevare le infrastrutture stradali
o le mine antiuomo

faticano ad attraversare
pochi metri di terra.

Noi invece possiamo vedere
attraverso 3 km di ghiaccio.

Questo è dovuto a cause elettromagnetiche
sofisticate e interessanti

ma per ora diciamo solo che il ghiaccio
è il soggetto ideale per il radar,

e il radar è lo strumento ideale
per studiare il ghiaccio.

Qui vedete le linee aeree

della maggior parte
dei moderni profili radar

raccolti sull'Antartide.

Questo è il risultato
di sforzi eroici nel corso dei decenni

grazie a team di diversi Paesi
e collaborazioni internazionali.

Quando le mettete insieme,
ottenete un'immagine come questa,

questo è come sarebbe l'Antartide

senza il ghiaccio.

Da questa immagine si può davvero
capire la diversità del continente.

Le zone rosse sarebbero
i vulcani e le montagne;

le aree blu sarebbero l'oceano

se non ci fosse il ghiaccio.

Questi sono spazi enormi.

Tuttavia, tutto questo
che ci sono voluti anni per produrre

è solamente un istante del substrato.

Non ci dà nessuna indicazione del modo
in cui la calotta sta cambiando nel tempo.

Noi stiamo lavorando su questo
perché si dà il caso

che le primissime osservazioni radar
dell'Antartide sono state raccolte

usando pellicole ottiche da 35 millimetri.

C'erano migliaia di bobine
di pellicola

negli archivi del museo
dell'Istituto di Ricerca Scott Polar

all'Università di Cambridge.

L'estate scorsa ho preso
uno scanner all'avanguardia,

sviluppato per digitalizzare
i film di Hollywood e rimasterizzarli,

e due storici dell'arte,

e siamo andati in Inghilterra,
indossato guanti,

per archiviare e digitalizzare
tutte le pellicole.

Abbiamo prodotto 2 milioni
di immagini ad alta risoluzione

che adesso il mio team
sta analizzando e processando

per confrontarle
con le condizioni attuali delle calotte.

A dire il vero,
ho scoperto lo scanner

da un archivista dell'Academy
of Motion Picture Arts and Sciences.

Quindi, vorrei ringraziare l'Academy...

(Risate)

per averlo reso possibile.

(Risate)

Ma per quanto sia incredibile

poter osservare cos'è successo
sotto il ghiaccio 50 anni fa,

questa è solamente un'altra istantanea.

Non ci permette di osservare

le variazioni annuali
o i cambiamenti stagionali,

che sono fondamentali.

Ma abbiamo fatto progressi.

Ci sono radar terrestri recenti
che stanno fissi in un punto.

Prendi i radar e li metti
sulla calotta di ghiaccio

con una scorta di batterie dell'auto.

Li lasci lì per mesi,
o a volte anche per anni,

e loro inviano degli impulsi
nel ghiaccio

ogni tot minuti oppure ore.

Questo offre delle immagini
continue nel tempo,

ma di un unico punto.

Se paragonate questa rappresentazione
alle immagini 2D scattate dall'aereo,

questa è una sola linea verticale.

La disciplina è arrivata
più o meno a questo punto.

Possiamo scegliere
tra una buona copertura spaziale

con una risonanza aerea

e una buona copertura temporale
di un solo punto con i radar a terra.

Nessuno dei due ci dà
i risultati che vogliamo:

entrambe le cose insieme.

E se vogliamo riuscirci,

ci servono modi nuovi
per osservare le calotte di ghiaccio.

L'ideale sarebbe
se fossero anche a basso costo

così da poter fare molte misurazioni
usando molti sensori.

Parlando di sistemi radar già esistenti,

il più grande fattore di costo
è la potenza che richiedono

per inviare i segnali radar.

Quindi sarebbe ottimo riuscire
a usare i sistemi radio già esistenti

o i segnali radio presenti nell'ambiente.

Per fortuna, l'intero campo
della radioastronomia

ruota intorno all'idea che esistono
dei segnali radio luminosi in cielo.

Uno molto intenso è il Sole.

Quindi una delle cose più emozionanti
di cui si occupa il mio team adesso

è cercare di usare le emissioni radio
del Sole come un segnale radar.

Questo è un test sul campo
condotto a Big Sur.

La ziggurat in PVC è la base dell'antenna
creata dagli studenti nel mio laboratorio.

E l'idea di fondo
è stare all'aperto nel Big Sur

e guardare i tramonti in radio frequenze,

cercando di captare i riflessi
dei raggi solari sull'oceano.

So che cosa state pensando:
"Ma non ci sono i ghiacciai nel Big Sur".

(Risate)

Ed è verissimo.

(Risate)

Ma a quanto pare,
rilevare il riflesso dei raggi del sole

sulla superficie dell'oceano

e rilevarne il riflesso sul fondo
di una calotta glaciale

è geofisicamente molto simile.

Se questo funzionasse,

potremmo applicare
gli stessi principi in Antartide.

Non è così improbabile come sembra.

L'industria sismica ha fatto
delle esercitazioni simili

riuscendo a passare dalla dinamite
come fonte di detonazione

all'uso di rumori sismici
trasmessi nell'ambiente.

I radar della difesa usano spesso
i segnali TV e quelli radio,

così non devono trasmettere
dei segnali radar propri

e non rivelano la loro posizione.

Voglio dire
che potrebbe funzionare davvero.

E se funziona, avremo bisogno
di sensori a basso costo

per poterne dislocare centinaia
o migliaia sulla calotta di ghiaccio

e avere le immagini.

È qui che le stelle della tecnologia
si sono allineate a nostro favore.

I primi sistemi radar di cui vi ho parlato

sono stati sviluppati da ingegneri esperti
nel corso degli anni

in strutture statali

con strumenti costosi e specialistici.

Ma i recenti sviluppi dei sistemi
software defined radio,

la rapidità di produzione
e il maker movement

hanno permesso
a un gruppo di adolescenti,

che ha lavorato nel mio laboratorio
per pochi mesi,

di fare un prototipo di radar.

Ok, non sono ragazzi qualunque,
sono studenti di Stanford,

ma il concetto è quello...

(Risate)

Queste nuove tecnologie ci permettono
di infrangere le barriere

tra gli ingegneri che creano gli strumenti
e gli scienziati che li usano.

E insegnando agli studenti di ingegneria
a pensare come geologi,

e agli studenti di geologia
a pensare come ingegneri,

nel mio laboratorio si crea un ambiente
in cui costruiamo dei radar su misura

per ogni tipo di problema,

che sono ottimizzati per avere
costi bassi ed elevate prestazioni

per quel problema.

Questo cambierà totalmente il modo
in cui osserviamo le calotte glaciali.

L'innalzamento del livello del mare
e il ruolo della criosfera

sono estremamente importanti

e coinvolgeranno il mondo intero.

Ma non me ne occupo per questo motivo.

Io ci lavoro perché è un'opportunità
di insegnare e seguire

studenti estremamente brillanti,

perché credo fermamente
che i gruppi di studenti molto dotati,

fortemente motivati e appassionati

possano risolvere molti
dei problemi del mondo.

Fornire le informazioni necessarie
per stimare l'innalzamento dei mari

è solo uno dei tanti problemi
che possono risolvere e che risolveranno.

Grazie.

(Applausi)