Quando il mare si congela: come si forma la banchisa polare?
La banchisa è uno strato ghiacciato superficiale che appare sia nell'Artico che intorno all'Antartide, variando stagionalmente in estensione e spessore. Qui spiegheremo come si forma.
L'acqua nella sua fase solida (ghiaccio) ha una densità inferiore a quella liquida, cosa che non accade con quasi nessun'altra sostanza in natura. Se abbiamo un contenitore con acqua - ad esempio a 20ºC - e lo raffreddiamo, al diminuire della temperatura la densità dell'acqua aumenta, ma solo fino a quando raggiunge i 4ºC. Da quel valore, se la temperatura continua a scendere, l'ordinamento molecolare che il liquido inizia a presentare è tale che la sua densità inizia a diminuire. Questo porta il ghiaccio a galleggiare sull'acqua. Se non fosse stato per una tale proprietà, i mari e gli oceani della Terra sarebbero stati completamente congelati molto tempo fa e non ci sarebbe vita sulla Terra.
Il congelamento dell'acqua di mare ha un'altra singolarità rispetto a quella dell'acqua pura, e cioè che - in normali condizioni di pressione a livello del mare - avviene ad una temperatura inferiore a 0ºC, per via del suo contenuto di sale. Pensando alle fredde acque dell'Oceano Glaciale Artico o Antartico, con una salinità che oscilla tra i 30 ed i 35 g/l, prima che l'acqua inizi a ghiacciare la temperatura deve scendere sotto -1,8 ºC. Con l'avanzare dell'autunno e l'arrivo dell'inverno, l'aria in ampie zone delle calotte polari comincia ad avere una temperatura uguale o inferiore, dando inizio al congelamento superficiale dell'acqua.
Le banchise dell'Artico e dell'Antartide vanno a ritmi diversi, a causa del segno opposto delle stagioni in ogni emisfero; l'inverno boreale coincide con l'estate australe e viceversa, così che, quando l'estensione del ghiaccio galleggiante dell'Artico aumenta, quella dell'Antartico si riduce, come sta succedendo in questo momento. Va evidenziata l'importante anomalia verificatasi nell'autunno 2020, in quanto temperature insolitamente elevate nella regione - in particolare nell'Artico siberiano - hanno ritardato la formazione del ghiaccio marino in ottobre e all'inizio di novembre in vaste aree.
Ora, nel tratto finale dell'anno, la situazione si sta normalizzando, ma siamo ancora al di sotto dell'estensione media della banchisa del periodo di riferimento 1981-2010, e anche di quella raggiunta nella stagione 2012-2013, che era il minimo di l'intera serie storica.
L'acqua di mare non gela improvvisamente, ma è un processo che avviene in fasi diverse, in cui intervengono diversi fattori. Questi fattori determinano l'aspetto che assume finalmente la crosta ghiacciata che ricopre i mari polari e subpolari. Inizialmente, quando l'acqua sulla superficie del mare, a contatto con l'aria gelida che scorre su di essa, si raffredda abbastanza (raggiungendo i necessari quasi 2 gradi sotto zero di cui abbiamo discusso in precedenza), iniziano a formarsi minuscoli cristalli di ghiaccio.
Da quel momento in poi il grado di agitazione delle acque è determinante nell'aspetto che assumerà la superficie marina. Se questa superficie è relativamente calma, con poche onde, allora si forma una lastra di ghiaccio molto sottile, più o meno omogenea, nota come nilas. È un ghiaccio trasparente o leggermente traslucido, che man mano che aumenta di spessore - man mano che l'acqua si congela - finisce per formare uno strato relativamente compatto ed uniforme, senza eccessive irregolarità, di colore bianco, che solitamente raggiunge tra uno e due metri in profondità nelle aree di formazione di ghiaccio giovane (un anno di età). Nei luoghi in cui la banchisa riesce a resistere in estate (sempre meno), lo spessore è maggiore e in alcune zone non può essere fratturato dai rompighiaccio.
Quando il mare è agitato, con un moto ondoso significativo, il processo iniziale di saldatura dei cristalli di ghiaccio si fa più difficile. Si forma quindi uno strato con formazioni circolari a forma di biscotto, note come vaschette di ghiaccio (pancake ice), che ondeggiano in balia delle onde e che riescono a saldare solo quando il processo di congelamento è più avanzato.
Il risultato è una crosta di ghiaccio molto più irregolare di quella formata dai nilas, che presenta le stesse difficoltà per una nave rompighiaccio quando lo spessore supera i 2 o 3 metri. Se pensiamo al ghiaccio vecchio (che dura più di uno svernamento), i dati suggeriscono che si sta riducendo, parallelamente all'aumento che il riscaldamento globale sta avendo nelle regioni polari.