Riassunto:
C'è una sorta di minuscole particelle nell'oceano che sono simili ai fiocchi di neve e cadono costantemente nelle profondità del mare. Gli scienziati le chiamano "nevi marine". Non sono veri e propri ghiaccio e neve, ma particelle formate dall'accumulo di plancton morto, escrementi, melma, minerali e altri detriti organici. Una nuova ricerca rileva che la viscosità di queste particelle può influenzare in modo significativo la capacità dell’oceano di assorbire e immagazzinare anidride carbonica, fornendo un importante indizio precedentemente trascurato per comprendere il sistema climatico della Terra.
Questo studio, condotto da ricercatori dello Scripps Institution of Oceanography dell'Università della California, a San Diego, e dell'Università di Lincoln nel Regno Unito, è stato pubblicato sulla rivista "Science" l'8 ottobre 2026. Lo studio ha scoperto che le particelle appiccicose di neve marina hanno meno probabilità di essere decomposte dai batteri e quindi possono trasportare più carbonio nelle profondità dell'oceano. Tali particelle possono trasportare sei volte più carbonio nelle profondità dell’oceano rispetto alle particelle meno viscose.
La neve marina è una parte importante del ciclo del carbonio oceanico. Nella superficie dell'oceano, dove può penetrare la luce solare, il plancton assorbe l'anidride carbonica attraverso la fotosintesi e la converte in materia organica. Quando questi organismi muoiono, o i detriti organici si combinano con altri materiali per formare particelle, affondano gradualmente, trasportando il carbonio dalla superficie dell’oceano alle profondità.
Una parte del carbonio può rimanere nelle profondità dell'oceano per centinaia o addirittura migliaia di anni, temporaneamente isolata dall'atmosfera. L’oceano è quindi diventato un importante bacino naturale di carbonio per la Terra. Tuttavia, non tutta la neve marina raggiungerà le profondità marine durante il processo di affondamento. Un gran numero di particelle vengono degradate dai batteri o rientrano nel ciclo biologico in acque marine poco profonde, e solo una parte raggiunge acque sufficientemente profonde per essere conservata lì per lungo tempo.
I ricercatori stimano che ogni anno più di 10 miliardi di tonnellate di carbonio lasciano la superficie dell'oceano attraverso la neve marina, ma solo circa 2 miliardi di tonnellate raggiungono infine profondità dove il carbonio può essere immagazzinato per lunghi periodi di tempo. Ciò che determina la quantità di carbonio che la neve marina può trasportare attraverso lo strato di acqua oceanica è sempre stata una questione importante nella ricerca sul ciclo del carbonio oceanico.
Questo studio si è concentrato sulla struttura fisica della neve marina, in particolare sulla sua viscosità. Lo studio ha scoperto che le particelle di neve marina non sono semplici agglomerati con proprietà interne uniformi, ma hanno microstrutture complesse. Alcune aree all'esterno delle particelle sono relativamente morbide e a bassa viscosità, rendendo più facile l'attaccamento dei batteri e l'inizio della decomposizione; le parti interne, più viscose e dotate di maggiore resistenza, formeranno una barriera fisica, rendendo difficile la penetrazione rapida dei batteri.
I ricercatori hanno paragonato il processo a quello di un verme che mangia una mela: la polpa più morbida della mela è più facile da penetrare, mentre le parti più dure sono più difficili da maneggiare. I batteri possono iniziare sfruttando le aree facilmente decomposte della neve marina, ma per raggiungere l’interno più viscoso devono gradualmente distruggerne la struttura. È questa differenza che fa sì che le diverse particelle di neve marina mostrino capacità di conservazione del carbonio completamente diverse durante il processo di affondamento.
Per rivelare la relazione tra i batteri e la struttura interna della neve marina, il gruppo di ricerca ha sviluppato un nuovo metodo di imaging microscopico. Dopo anni di tentativi, i ricercatori riusciranno finalmente a stabilire una soluzione tecnica fattibile nel 2025, combinando la microscopia confocale tridimensionale con speciali molecole fluorescenti per rappresentare la complessa struttura fisica all’interno della neve marina e tracciare le attività dei singoli batteri viventi al suo interno.
In precedenza, sebbene gli scienziati fossero in grado di osservare le particelle di neve marina e i microrganismi sulle loro superfici, era difficile comprendere direttamente come i singoli batteri si muovono, si attaccano e decompongono la materia organica nell'ambiente microscopico simile a melma. La nuova tecnologia consente ai ricercatori di osservare più chiaramente gli ostacoli fisici affrontati dai batteri e fornisce nuovi strumenti di ricerca per comprendere come i microrganismi marini elaborano la materia organica.
I risultati sperimentali mostrano che la neve marina appiccicosa impiega più tempo per essere degradata e disgregata dai batteri. Il gruppo di ricerca ha inoltre utilizzato simulazioni al computer per scoprire che tali particelle potrebbero affondare in acque più profonde prima di disintegrarsi completamente. La viscosità delle particelle quindi influisce non solo sulla velocità con cui i batteri possono utilizzare la materia organica al loro interno, ma anche sulla quantità di carbonio che sfugge alla decomposizione nelle acque marine poco profonde e alla fine raggiunge le profondità dell’oceano.
La scoperta potrebbe avere importanti implicazioni per le previsioni climatiche. I modelli esistenti del ciclo del carbonio oceanico devono stimare la quantità di carbonio che l’oceano può assorbire e per quanto tempo può rimanere nell’oceano. Se il modello non riesce a tenere pienamente conto delle differenze nella viscosità e nella microstruttura della neve marina, potrebbe non essere in grado di prevedere con precisione la proporzione di carbonio organico che viene scomposto durante il processo di affondamento, influenzando così la valutazione della capacità di assorbimento del carbonio dell’oceano.
Tuttavia, i risultati della ricerca non significano che lo stoccaggio del carbonio negli oceani aumenterà immediatamente, né si può semplicemente dedurre che di conseguenza il riscaldamento globale rallenterà. Il ciclo del carbonio oceanico è influenzato da molteplici fattori come la produttività del plancton, la temperatura, l’attività microbica, il flusso dell’acqua di mare e la composizione delle particelle. Il ruolo svolto dalla viscosità della neve marina deve essere ulteriormente quantificato sulla base di osservazioni in ambienti marini reali.
Secondo i ricercatori, la tecnologia di imaging potrebbe avere applicazioni anche oltre l'oceano. Ambienti microscopici complessi costituiti da muco esistono anche nelle barriere coralline, nelle foreste di alghe, nelle radici delle piante e nel tratto digestivo degli esseri umani e di altri animali. Il muco non è una sostanza semplice e uniforme simile al gel. Il suo interno può contenere protuberanze, frange e aree di varia viscosità. Queste strutture possono influenzare l’attaccamento, il movimento e la sopravvivenza dei batteri.
Osservando direttamente le interazioni tra batteri e strutture del muco, in futuro gli scienziati potrebbero essere in grado di approfondire questioni come il ripristino della barriera corallina, le relazioni tra piante e microbi e l'attività microbica nel corpo umano.
I ricercatori ritengono che le particelle appiccicose apparentemente poco appariscenti nell'oceano potrebbero in realtà essere coinvolte nella regolazione di una parte importante del ciclo globale del carbonio. Man mano che gli scienziati rivelano gradualmente la microstruttura della neve marina e la sua relazione con i batteri, si prevede che questa “nevicata” che continua ad affondare dalla superficie dell’oceano alle profondità marine aiuterà i ricercatori a comprendere più accuratamente il meccanismo di stoccaggio del carbonio oceanico e il ruolo dell’oceano nel sistema climatico globale.
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