Gli scienziati scoprono un modo per formare strati sospesi di sedimenti

Anche se gli opuscoli di viaggio potrebbero affermare il contrario, l’oceano è tutt’altro che cristallino: frammenti di particolato – sedimenti, sostanze nutritive e persino minuscole forme di vita – pervadono la colonna d’acqua. Quel materiale occasionalmente si aggrega in strati, alcuni dei quali possono persistere a profondità intermedie ed estendersi lateralmente per centinaia di chilometri.

Un tempo si riteneva che fossero formati principalmente da tempeste sul fondo dell'oceano o correnti di marea, ma tali strati possono anche formarsi da eruzioni sottomarine di gas, come hanno ora dimostrato i ricercatori in laboratorio. Anche se resta da vedere se questi risultati possano essere tradotti in natura, essi suggeriscono un meccanismo precedentemente sconosciuto dietro un fenomeno marino comunemente osservato.

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Chaoqi Zhu, un oceanografo geoambientale della Ocean University of China a Qingdao, e i suoi colleghi non hanno mai deciso di studiare questi cosiddetti strati nefeloidi. (Il loro nome deriva dall’antica parola greca nephos, che significa “nuvola”.) Invece, i ricercatori stavano conducendo esperimenti di laboratorio in un serbatoio d’acqua da 400 litri per capire come i terremoti e i deflussi di gas potrebbero causare frane sottomarine e altre forme di instabilità del fondale marino. . Tuttavia, quando il team ha utilizzato un compressore d’aria per introdurre il gas sul fondo del serbatoio, è rimasto sorpreso da ciò che ha visto.

L'acqua divenne prima torbida. Ciò aveva senso perché il team aveva precedentemente depositato strati di sabbia e argilla a forma di cuneo su metà del fondo del serbatoio e quel materiale veniva rimosso dall'aerazione. Ma subito dopo, vicino al fondo della vasca, si è formato uno strato di materiale sospeso spesso circa 15 centimetri. Lo strato nefeloide inferiore è scivolato lungo la pendenza di circa 16° del cuneo prima di staccarsi a circa metà della profondità del serbatoio e poi spostarsi orizzontalmente fino a raggiungere l'estremità più lontana del serbatoio, ha osservato il team. A quel punto si è leggermente assottigliato fino ad una larghezza di circa 10 centimetri. I ricercatori avevano inavvertitamente formato uno strato nefeloide intermedio.

Quella è stata la prima volta che uno strato nefeloide intermedio è stato creato in laboratorio da eruzioni di gas, ha detto Zhu, che ha coordinato la nuova ricerca con Yonggang Jia, un oceanografo anche lui della Ocean University of China. Si è trattato di una scoperta inaspettata, dato che da tempo si ritiene che il mescolamento nella parte superiore dell'oceano, a differenza di un processo che ha origine sotto il fondale marino, sia responsabile della formazione di strati nefeloidi intermedi.

“Gli strati nefeloidi possono influenzare l’alimentazione della fauna, i modelli di distribuzione e il funzionamento degli ecosistemi marini”.

"Si tratta di un nuovo meccanismo per la generazione dello strato nefeloide intermedio", ha scritto Zhu in una e-mail. I ricercatori hanno riportato i loro risultati sul Journal of Oceanology and Limnology.

Gli strati nefeloidi intermedi sono prevalenti negli oceani del mondo: si formano a profondità che vanno da circa 100 metri a migliaia di metri e possono persistere nella colonna d'acqua per ore o anni, ha scritto Zhu.

Queste strutture transitorie svolgono un ruolo chiave nel trasporto non solo dei sedimenti ma anche della materia organica e dei nutrienti, come hanno dimostrato ricerche precedenti. Gli strati nefeloidi intermedi – e, di fatto, gli strati nefeloidi a qualsiasi profondità – hanno il potenziale di influenzare gli ecosistemi oceanici, ha detto Zhu. “Gli strati nefeloidi possono influenzare l’alimentazione della fauna, i modelli di distribuzione e il funzionamento degli ecosistemi marini”.

Sulla base dei risultati di laboratorio, Zhu e i suoi colleghi hanno suggerito che le eruzioni sottomarine di gas potrebbero essere responsabili di alcuni degli strati nefeloidi intermedi presenti in natura. Tali eruzioni potrebbero derivare da gas idrati e vulcani di fango, hanno proposto i ricercatori.

Gli idrati di gas sono depositi di acqua congelata permeata da gas intrappolati, più comunemente metano. Si trovano sotto il fondale marino e sono stabili alle basse temperature, ma tendono a sciogliersi se le condizioni locali sono calde. Quando ciò accade, si dissociano in acqua e gas, e quest’ultimo filtra verso l’alto attraverso il fondo dell’oceano. I ricercatori hanno stimato che trilioni di metri cubi di metano sono attualmente intrappolati nei gas idrati in tutto il mondo.