Si è conclusa il 9 dicembre 2023 nel porto di Crotone la prima campagna scientifica della nave oceanografica del Cnr, Gaia Blu. La crociera PIONEER “Processes in the IONian Sea: Exploring, Experimenting, Researching” ha avuto il duplice scopo di testare le nuove dotazioni strumentali della nave e di condurre una ricerca di carattere interdisciplinare ed esplorativo sui temi della complessa circolazione oceanica dello Ionio, le sue implicazioni climatiche e ambientali; dei processi geologici al sottofondo e sedimentari lungo i fondali marini e su come essi impattino il trasporto e la dispersione di contaminanti, sedimenti e biodiversità.
La campagna scientifica è stata divisa in due “leg” e ha coinvolto più di 50 persone tra ricercatori, tecnologi, tecnici degli istituti Cnr Ismar, Irbim, Isp, Ibf con il supporto da remoto di Ias e Igg, guidati da Marzia Rovere, prima ricercatrice del Cnr-Ismar e capo missione. La campagna è stata anche occasione per formare alla ricerca marina i nuovi ricercatori e tecnologi assunti sui progetti PNRR e alcuni dottorandi di università italiane ed europee. Durante il secondo “leg”, erano presenti a bordo due tecnici del Cnr-Ispc e della Unità reti e sistemi del Cnr per documentare la campagna e per il supporto multimediale per il collegamento in videoconferenza con alcune scuole medie, nell’ambito di un progetto di divulgazione scientifica coordinato dall’Ufficio comunicazione e didattica dell’Area Cnr di Tor Vergata, portando virtualmente giovanissimi studentesse e studenti per una giornata a bordo della nave.
Le attività che si sono svolte sono state molteplici, con utilizzo di tutte le dotazioni infrastrutturali della nave e con l’adozione di misure ad hoc per la messa a mare degli strumenti che i ricercatori hanno portato con sé. Si è trattato pertanto di un vero e proprio stress-test per la nave, che ne ha messo in luce tutte le potenzialità ma anche le criticità, sulle quali tutti i partecipanti hanno potuto esprimere le loro valutazioni che sono state raccolte in un documento che verrà consegnato all’ufficio di coordinamento e gestione della nave per le necessarie azioni di miglioramento.
Durante i 22 giorni di navigazione, nonostante le sfavorevoli condizioni meteorologiche tipiche della stagione tardo-autunnale, sono state esplorate 3600 miglia nautiche in un’area molto vasta di circa 130.000 km quadrati, scandagliando profondità fino a 4000 metri sotto il livello del mare, obiettivo che solo poche navi possono raggiungere. Qui sono stati acquisiti dati batimetrici e di riflettività del fondo e della colonna d’acqua e profili sismoacustici, utili non solo per la mappatura dei fondali e del sottofondo ma anche per la scelta dei siti di campionatura dei sedimenti, attraverso 15 carotaggi con tecnica a gravità e pistone con cui si intende ricostruire la paleoceanografia e il paleoclima del Mediterraneo nelle ultime decine di migliaia di anni e la circolazione profonda dei fluidi interstiziali di origine sia mantellica che più superficiale dovuti alla maturazione della sostanza organica, in speciali bio-geositi generati dalla combinazione di processi tettonici e geochimici. Per analizzare la porzione superficiale e indisturbata del fondale sono state effettuate 19 calate con uno strumento chiamato box corer. I sedimenti così recuperati sono stati campionati per analisi di sedimentologia e stratigrafia, per la misura dei contaminanti classici ed emergenti e la stima del contenuto in microplastiche sui fondali di questa regione del Mediterraneo, per definire le caratteristiche microbiologiche e della meiofauna di diversi siti e ambienti deposizionali e per scattare una fotografia di essi attraverso il DNA ambientale.
Sono state effettuate 36 calate con profilatore detto CTD (Conducibilità elettrica, temperatura e densità) e campionatore d’acqua Rosette per indagare le proprietà chimico-fisiche della colonna d’acqua e definirne la stratificazione con una precisione che non ha precedenti. Durante la profilazione sono stati misurati: temperatura, salinità, ossigeno disciolto, fluorescenza, proprietà ottiche intrinseche; i campioni d’acqua verranno analizzati per alcalinità, pH, carbonio inorganico e materia organica disciolti. Inoltre le analisi di DNA ambientale con eDNA metabarcoding verranno effettuate su batteri e metazoi, fitoplancton e zooplancton, soprattutto in corrispondenza delle calate box corer dove si tenterà un confronto tra ambienti demersali (l’insieme degli organismi che nuotano in prossimità del fondo) e bentonici (l’insieme degli organismi che vivono e si spostano sul fondo e immediato sottofondo). Per campionare, invece, gli organismi pelagici e caratterizzarli sia dal punto di vista morfologico che molecolare sono stati usati dei retini a chiusura programmata fino ad una profondità di 500 m. Un profilatore di turbolenza è stato usato per caratterizzare l’interazione reciproca tra le diverse masse d’acqua e capire come il loro tasso di mescolamento possa impattare sulla circolazione e le comunità pelagiche.
Sono stati impiegati radiometri e strumenti per la misurazione delle proprietà ottiche dei primi 100 m della colonna d’acqua. Inoltre, per aumentare la densità dei dati, oltre alle misure in ciascuna stazione, è stato messo in funzione un sistema di analisi delle acque superficiali in continuo attraverso un sistema di pompaggio e filtraggio, misurando i parametri dell’acqua con gli stessi strumenti usati in modalità profilante. Oltre all’utilizzo scientifico, questi dati di natura ottica sono fondamentali per la calibrazione degli algoritmi utilizzati nell’elaborazione delle immagini satellitari che il CNR produce per il servizio operativo marino del programma europeo Copernicus.
Questi dati servono anche per inter-calibrare i dati restituiti dalla sonda BGC-Argo della flotta EURO-ARGO ERIC rilasciata nei primi giorni di campagna nel centro dello Ionio e che ha continuato a inviare, per tutta la durata della campagna, le sue misure di temperatura, salinità, pressione, ossigeno, clorofilla, retrodiffusione ottica, materia organica disciolta, irradianza e visualizzazione ottica di particelle.
Durante la navigazione sono stati effettuati dei transetti di osservazione delle macro plastiche utili a fare training su algoritmi di Intelligenza Artificiale (IA) per il riconoscimento automatico di questi inquinanti flottanti sulla superficie del mare. Inoltre, è stato effettuato un esperimento di trasmissione-ascolto di segnali acustici su una delle stazioni che compongono il telescopio sottomarino per neutrini di origine cosmica “chilometro cubo”(KM3NeT) dell’INFN, che oltre misurare il flusso di muoni cosmici a profondità abissali, monitora le proprietà fisiche e acustiche di questo tratto di Ionio profondo alcune decine di chilometri al largo di Capo Passero.
Un “mare” di dati è dunque stato raccolto durante la campagna PIONEER, i ricercatori coinvolti saranno impegnati nei prossimi mesi nella loro elaborazione e nelle analisi di laboratorio per svelare in dettaglio i processi che avvengono lungo i fondali e nelle masse d’acqua che caratterizzano questa importante regione del Mediterraneo. Il Mar Ionio è infatti attraversato da acque molto salate che si formano nel Mediterraneo orientale e scorrono verso ovest a profondità intermedie e da acque molto dense prossime al fondale che si formano per raffreddamento invernale in Mar Adriatico ed Egeo. I ricercatori vogliono capire come il riscaldamento globale sta cambiando questi due tipi di acque profonde e quale effetto abbia sugli ecosistemi marini. D’altra parte, il bacino dello Ionio ospita il limite di placca tra Africa ed Europa e a causa del contesto geodinamico molto complesso, la morfologia abissale è caratterizzata da una vera e propria geodiversità, che si manifesta con la numerosa presenza di vulcani di fango e strutture legate alla circolazione di fluidi nel sottosuolo che registrano, preservano e rivelano le interconnessioni tra la geosfera profonda, l’idrosfera e la biosfera, contribuendo al ciclo del carbonio dell’oceano in modalità e tempi che saranno decodificati da questi studi.
Per informazioni:
Marzia Rovere
Cnr-Ismar
marzia.rovere@bo.ismar.cnr.it
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