Neve marina: la viscosità delle particelle influenza quanto carbonio arriva negli abissi
Nelle profondità oceaniche cade di continuo una “nevicata” fatta di residui biologici. La neve marina è composta da muco, feci di animali, sedimento fine, resti di organismi e di plancton microscopico. Mentre affonda, questo materiale porta carbonio dagli strati superficiali verso il fondale. Uno studio pubblicato su Science da ricercatori della Scripps Institution of Oceanography (UC San Diego) e della University of Lincoln indica che un fattore finora poco considerato è la viscosità di queste particelle, cioè quanto sono dense e appiccicose.
In questo articolo · 4 sezioni
Il carbonio che si perde lungo la discesa
Secondo le stime citate dagli autori, la neve marina sottrae alle acque superficiali più di 10 gigatonnellate di carbonio all’anno. Solo circa 2 gigatonnellate raggiungono però profondità in cui il carbonio può restare immagazzinato per secoli o addirittura millenni. Perché una quota così grande non arrivi in profondità è una domanda aperta da tempo.
Il fenomeno rientra nel ciclo del carbonio, cioè nello scambio naturale di questo elemento tra atmosfera, oceani, terraferma e organismi viventi. Il carbonio trasportato in acque profonde può rimanere isolato dall’atmosfera per lungo tempo. Non tutte le particelle, però, completano il viaggio: i batteri se ne nutrono durante la discesa, la degradano gradualmente e influenzano quanto carbonio arriva in basso.
Vedere i batteri all’opera dentro il muco
Il progetto è iniziato nel 2021, quando Bryce Inman, allora ricercatore post-dottorato alla Scripps, ha deciso di esplorare quello che chiama “muscoscape”, il paesaggio del muco. “Osservare singoli batteri che interagiscono con la struttura fisica del muco non era mai stato possibile”, ha dichiarato Inman.
Insieme a colleghi tra cui Farooq Azam, microbiologo e professore emerito della Scripps, ha lavorato quattro anni per superare questo limite. Dopo diversi tentativi falliti, il gruppo ha messo a punto una tecnica funzionante nel 2025. Combina la microscopia confocale 3D, che acquisisce immagini a diverse profondità del campione e ne ricostruisce la struttura in tre dimensioni, con molecole fluorescenti progettate per rendere visibili alcune caratteristiche del materiale.
Per la prima volta è stato possibile esaminare il “terreno fisico” di singole particelle di neve marina e osservare come batteri vivi si muovono al loro interno e interagiscono con esse. Le immagini mostrano un ambiente microscopico articolato, con differenze strutturali che condizionano dove i batteri possono insediarsi e con quale facilità raggiungono il materiale interno.
Perché le particelle più viscose affondano più in profondità
Come i fiocchi di neve atmosferici, anche le particelle di neve marina sono molto diverse tra loro: ciascuna contiene una propria miscela di materiali organici e inorganici, con differenze di composizione, struttura e viscosità. Nello studio complementare, pubblicato su Nature Communications, i ricercatori riportano che i batteri colonizzano preferibilmente le zone vicine alla superficie della particella, dove il materiale è meno viscoso. Le regioni interne, più dense e appiccicose, sono molto più difficili da penetrare.
“I batteri possono aggrapparsi alle porzioni meno viscose di ogni particella, ma non possono raggiungere le regioni più viscose finché non le hanno degradate”, ha spiegato Inman, che ha usato un paragone: come un verme in una mela, la polpa si attraversa facilmente, mentre il torsolo è duro da scalfire.
Negli esperimenti di laboratorio, le particelle più viscose hanno resistito più a lungo alla degradazione batterica e alla frammentazione. Simulazioni al computer suggeriscono inoltre che queste particelle possano scendere più in profondità prima di disgregarsi. Su questa base, il gruppo stima che la neve marina molto viscosa possa portare in profondità più di sei volte il carbonio trasportato da particelle meno viscose. Si tratta quindi di una stima basata su esperimenti di laboratorio e simulazioni al computer.
Il risultato aiuta a spiegare perché alcuni materiali in caduta trasportano il carbonio molto più lontano di altri, pur partendo entrambi dagli strati superficiali. “Quanto in profondità possa affondare la neve marina è un problema sorprendentemente complicato, e noi abbiamo aggiunto un altro pezzo, molto colloso, al puzzle”, ha commentato Inman.
Implicazioni oltre l’oceano
Anche se lo studio riguarda la neve marina, le interazioni tra batteri e muco sono rilevanti in molti altri contesti: secondo la fonte, rapporti simili contribuiscono a sostenere barriere coralline, foreste di kelp, apparati radicali delle piante e sistemi digerenti di esseri umani e altri animali. Il muco viene spesso considerato una sostanza semplice e scivolosa, ma la nuova tecnica ne rivela un paesaggio interno complesso.
- Le immagini mostrano rigonfiamenti, fessure e altre strutture a una scala inferiore a quella dei batteri.
- Secondo gli autori, comprendere queste caratteristiche fisiche potrebbe aiutare a studiare processi biologici che vanno dalla salute dell’apparato digerente umano al recupero delle barriere coralline.
- Il metodo permette di osservare direttamente interazioni finora non accessibili.
“Ha una quantità sorprendente di struttura”, ha detto Inman a proposito del muco. “Ci sono rigonfiamenti, crepacci, tutta questa struttura di cui non avevamo idea a una scala più piccola dei batteri. È la prima volta che esaminiamo davvero questo habitat fisico.”
La ricerca ha ricevuto finanziamenti anche dalla Simons Foundation e dall’Engineering and Physical Sciences Research Council. Lo studio principale è firmato da Bryce G. Inman, Stuart Humphries e Farooq Azam (Science, 2026, DOI 10.1126/science.adx4170); quello complementare, sulle molecole fluorescenti usate come “rotori molecolari”, è uscito su Nature Communications (DOI 10.1038/s41467-026-75892-y).
Fonte: ScienceDaily – Hidden climate superpower: Why some ocean “snow” carries six times more carbon (materiale della University of California – San Diego).
