Di questi tempi è raro scoprire un fenomeno completamente nuovo per la scienza, uno che espande il catalogo mondiale degli oggetti in modi strani e meravigliosi. Ma proprio come è successo negli ultimi anni con le tribù incontattate, le grotte mai viste e le bestie marine, i brinicles antartici sono stati recentemente presentati agli avventurieri in poltrona, grazie soprattutto a un notevole filmato della BBC.
Sono strutture bizzarre, ultraterrene, tentacoli spinosi che scendono dal ghiaccio marino galleggiante nelle gelide acque antartiche.
In genere, una nuova osservazione rientra in una teoria già stabilita, che può essere applicata e modificata per caratterizzare accuratamente la scoperta. Ma poiché i brinicle sono relativamente nuovi per il mondo scientifico, non c’è un quadro teorico da cui partire. Quindi, quale modello è meglio applicare ai brinicle? Qual è il modo più utile per analogare queste insolite strutture ghiacciate?
Un nuovo studio guidato da Julyan Cartwright, uno scienziato dell’Università di Granada, cerca di piantare un pennone e rivendicare i brinicle come una manifestazione del principio del “giardino chimico”.
I giardini chimici sono un punto fermo delle lezioni di chimica delle scuole superiori – un esperimento rapido e visivamente impressionante che ha almeno la possibilità di mantenere l’attenzione di un adolescente. Quando un sale metallico (usare il solfato di rame per i giardini blu, il solfato di nichel per il verde) viene introdotto in una soluzione acquosa di silicato di sodio, i metalli inizialmente si dissolvono, ma si configurano rapidamente in gusci minerali solidi di silicato. All’interno, la soluzione è salata; all’esterno, più pura, e lo squilibrio osmotico fa sgorgare l’acqua verso l’interno attraverso piccole fessure nella struttura del minerale. Il flusso aumenta il volume interno, alla fine perforando il guscio e permettendo alla soluzione ricca di sale di fluire ulteriormente nell’acqua. Sul fronte chimico, il ciclo “formazione del guscio – riequilibrio osmotico – esplosione dei cristalli” si ripete, portando a una struttura solida dendritica che avanza.
Le brinicole possono essere comprese in un modo concettualmente simile. Quando l’inverno scende sull’Oceano del Sud, il ghiaccio comincia a formarsi. Ma il ghiaccio è una matrice solida di molecole d’acqua, e i sali contenuti nell’acqua di mare non sono ammessi; piuttosto, sono concentrati in film sottili che formano piscine salate e viscose. Intrepide molecole d’acqua possono infilarsi attraverso il guscio di ghiaccio dall’acqua di mare sottostante nella salamoia, incoraggiate dal differenziale osmotico. Quando la piscina di salamoia in espansione spinge attraverso il ghiaccio, cade verso il basso nell’acqua di mare; essendo stata super-raffreddata a causa della sua alta salinità (grazie allo stesso principio che governa la nostra applicazione del sale sulle strade ghiacciate), il liquido salino congela rapidamente l’acqua di mare che contatta. Un tubo di ghiaccio cresce verso il basso, spinto dal differenziale di sale e dalle differenze di punto di congelamento che ne conseguono.
Il dottor Andrew Thurber è uno dei pochi scienziati che ha visto la crescita dei brinicle in prima persona. Come Postdoctoral Fellow supportato dall’Office of Polar Programs della National Science Foundation, sta studiando l’impatto della predazione animale sulle comunità microbiche e sui cicli dei nutrienti negli oceani intorno all’Antartide. Mentre si immerge sotto il ghiaccio marino alla ricerca di campioni, Thurber descrive una scena fantastica punteggiata da brinicle striscianti verso il basso. “Sembrano cactus capovolti che sono soffiati dal vetro”, dice, “come qualcosa dalla fantasia del Dr. Suess. Sono incredibilmente delicati e possono rompersi al minimo tocco”
Ma per le vicine creature marine, le fragili guaine di ghiaccio nascondono un’arma mortale: la gelida salamoia può uccidere gli animali catturati nel posto sbagliato al momento sbagliato. “Nelle aree che avevano i brinicle o sotto quelle molto attive, si formano piccole pozze di salamoia che noi chiamiamo pozze nere della morte”, riferisce Thurber. “Possono essere abbastanza chiare, ma hanno gli scheletri di molti animali marini che vi hanno vagato dentro in modo casuale.”
Lo studio scientifico dei brinicoli è nelle sue prime fasi, ma queste misteriose dita ghiacciate sono un’aggiunta notevole al repertorio della natura.