I fiumi artici si stanno arrugginendo, il fenomeno allarma gli scienziati dell'Alaska
In Alaska, i fiumi stanno diventando di un arancione brillante, un fenomeno sorprendente che ha allarmato gli scienziati che hanno già elaborato una teoria che potrebbe spiegare questa ossidazione.
Negli ultimi anni, decine di corsi d'acqua nella Brooks Range, un angolo remoto e incontaminato dell'Alaska settentrionale, sono passati da un blu cristallino a un arancione torbido, visibile anche dall'alto. I ricercatori che sorvolavano e navigavano in quest'area, notano il lento avanzare degli alberi in quella che un tempo era la tundra, indice di un rapido cambiamento climatico
In particolare sono rimasti sorpresi nello scoprire ferro che apparentemente trasudava dai fiumi e hanno concentrato le loro ricerche su questo.
Si tratta di un'intensa tonalità arancione che ricorda il drenaggio acido delle miniere, nonostante non vi sia attività mineraria in questi bacini idrografici. Questo, naturalmente, ha suscitato l'interesse del biologo Patrick Sullivan, che ha osservato questo sorprendente cambiamento nel colore dell'acqua mentre studiava i cambiamenti nel limite della vegetazione arborea della Brooks Range.
Le analisi sul campo hanno rilevato elevate concentrazioni di metalli disciolti, tra cui ferro, alluminio, cadmio e, in alcuni casi, zinco, nonché livelli di pH molto bassi (circa 2-3), condizioni tossiche per la vita acquatica. Il fenomeno è già stato osservato in più di 75 fiumi e corsi d'acqua e sono state identificate centinaia di "sorgenti acide" che rilasciano minerali nelle zone umide e nei corsi d'acqua.
L'ipotesi dei fiumi arancioni fluorescenti dell'Artico
Secondo i ricercatori, il riscaldamento dell'Artico sta sciogliendo il permafrost ed esponendo rocce ricche di solfuri (come la pirite) all'ossigeno e all'acqua. Questa combinazione innesca reazioni che generano acido solforico e rilasciano metalli, con il ferro che si ossida e precipita sotto forma di idrossidi arancioni che intorbidano l'acqua e si depositano sui letti dei fiumi e sulle rive.
Questa "ruggine naturale" può viaggiare per chilometri, degradando la qualità dell'acqua e gli habitat critici per pesci e macroinvertebrati da cui dipendono le comunità locali e la fauna selvatica. In diverse sezioni, il carico di metalli disciolti ha raggiunto livelli tipici degli effluenti industriali, rafforzando le preoccupazioni circa l'impatto ecologico e i rischi per l'approvvigionamento idrico.
La chimica dell'ossidazione: ferro, pirite e acidità estrema
Quando le rocce solfuriche vengono esposte per la prima volta all'aria e al flusso d'acqua, lo zolfo si ossida e forma acido, abbassando il pH. In questo ambiente acido, i minerali ferrosi si dissolvono più facilmente.
Geologi e biogeochimici paragonano questo processo a un drenaggio naturale di rocce acide, causato non dall'attività mineraria ma dallo scioglimento del permafrost, che altera l'idrologia e porta alla luce depositi di pirite formatisi millenni fa. Si tratta di un cambiamento chimico rapido e persistente che può trasformare la chimica di interi fiumi in poche stagioni.
L'acidità non solo mobilita il ferro, ma dilava anche altri metalli (ad esempio, alluminio e cadmio) che influenzano la fisiologia dei pesci e degli organismi bentonici. In diversi siti esaminati, i ricercatori hanno documentato un grave degrado dell'habitat ed episodi compatibili con il collasso delle popolazioni ittiche locali, che innescano effetti a cascata lungo tutta la rete alimentare (inclusi predatori come gli orsi).
Il team di ricerca ha anche mappato oltre 500 sorgenti acide nella tundra, che fungono da "fabbriche" localizzate di acqua acida e metalli, collegate alla rete di drenaggio.
Il congelamento accelera il rilascio del ferro
C'è un elemento chiave per comprendere perché questo problema si aggravi nelle regioni fredde: la chimica del ghiaccio non si comporta come quella dell'acqua liquida. Esperimenti di laboratorio di D. Jeong et al. hanno dimostrato che, a pH acido (2–4), la dissoluzione degli ossidi di ferro intrappolati nel ghiaccio è significativamente accelerata rispetto alla fase liquida, anche al buio.
Il lavoro sperimentale "Accelerated dissolution of iron oxides in ice", pubblicato su Atmospheric Chemistry and Physics, ha anche dimostrato che il motivo principale per cui gli ossidi di ferro si dissolvono meglio nel ghiaccio che nell'acqua liquida è dovuto a un fenomeno chiamato "effetto di concentrazione da congelamento".
Al contrario, le particelle di ossido di ferro, i leganti organici (molecole organiche che possono legarsi al ferro) e i protoni (ioni idrogeno che aumentano l'acidità) si concentrano in queste piccole regioni liquide. Poiché tutti questi elementi sono stipati in uno spazio ristretto, le loro interazioni si intensificano, accelerando notevolmente la dissoluzione degli ossidi di ferro.
Se a questo aggiungiamo il fatto che l'"effetto di concentrazione del gelo" accelera la dissoluzione degli ossidi di ferro in microambienti altamente acidi, aumentando il rilascio di ferro durante i cicli di gelo-disgelo, la combinazione di questi processi spiega il colore, l'acidità e il degrado ecologico osservati in diversi bacini idrografici della Catena di Brooks.
A temperature estremamente basse, queste regioni liquide diventano meno evidenti o scompaiono, riducendo l'effetto di concentrazione. Nel complesso, queste prove supportano l'idea che i cicli di gelo-disgelo nei terreni freddi favoriscano la mobilizzazione del ferro da ossidi e solfuri nell'acqua interstiziale e, successivamente, nei corsi d'acqua. È esattamente il tipo di scenario di disgelo del permafrost che si sta moltiplicando nell'Artico.
Dal laboratorio al paesaggio: un sistema che cambia e si autoalimenta
In Alaska, il riscaldamento globale sta intensificando i cicli di gelo-disgelo e approfondisce lo strato attivo (lo strato superiore che si scongela stagionalmente), consentendo all'acqua di raggiungere orizzonti precedentemente sigillati dal ghiaccio perenne. I minerali appena esposti si concentrano nuovamente in micro-sacche di liquido all'interno del ghiaccio e, durante lo scongelamento, rilasciano ferro e acido nelle reti di drenaggio.
Questa corrente acida mobilita più metalli e ossida il ferro, alimentando la colorazione arancione a valle. Diversi specialisti avvertono che si tratta di un ciclo difficile da invertire: una volta che i minerali si sono disciolti e il sistema ha perso la sua "riserva" solida, non si riprende rapidamente. La colorazione è, quindi, il volto visibile di un'alterazione geochimica più profonda che progredisce con il clima.
Per le comunità che dipendono da questi fiumi, le sfide sono pratiche e urgenti. Il trattamento acido convenzionale del drenaggio minerario (comune nell'industria mineraria) è costoso e progettato per sorgenti puntiformi, non per decine di sorgenti diffuse in bacini idrografici remoti. Inoltre, se i livelli di pH scendono al di sotto di 5 e rimangono a quel livello, molte specie non tollerano queste condizioni, mettendo a repentaglio la pesca di sussistenza e i servizi ecosistemici.
L'attuale priorità scientifica è consolidare il monitoraggio, stabilire dati di base e comprendere la variabilità spaziale e temporale della risalita acida e la sua connessione con le dinamiche del permafrost, al fine di prevedere dove e quando potrebbero verificarsi nuovi episodi.
Fonte della notizia
Jeong, D., Kim, K., Choi, W. "Accelerated dissolution of iron oxides in ice". Atmospheric Chemistry and Physics 12:11125–11133. (2012).
Parshley, L., et al. "Why are Alaska’s rivers turning bright orange? Scientists have a theory. National Geographic. (2025).