L’Acqua Sotto i Nostri Piedi: Un Viaggio Indietro nel Tempo per Riscoprire le Antiche Coste

Ciao a tutti! Oggi voglio portarvi con me in un viaggio affascinante, non nello spazio, ma nel tempo. Immaginate di poter guardare indietro, a migliaia di anni fa, e vedere come erano le coste dove oggi magari passeggiamo o facciamo il bagno. Sembra fantascienza, vero? Eppure, c’è un modo, ed è nascosto proprio sotto i nostri piedi: nell’acqua sotterranea. Sì, avete capito bene, l’acqua che scorre silenziosa nel sottosuolo può essere una vera e propria macchina del tempo, custode di segreti antichissimi.

Parliamo di paleo-coste, le linee di costa del passato. Sappiamo che il livello del mare non è sempre stato quello attuale. Durante l’ultima era glaciale, era molto più basso, per poi risalire rapidamente fino a un picco circa 6000 anni fa, durante l’Olocene. Da quel momento, in molte aree, specialmente vicino alle foci dei fiumi (i delta), la costa ha iniziato ad “avanzare” verso il mare grazie all’accumulo di sedimenti. Ma cosa succede all’acqua di mare che si era infiltrata nelle rocce e nei sedimenti sotterranei (gli acquiferi costieri) quando il mare era più alto? A volte, quest’acqua rimane intrappolata lì sotto, come un messaggio in bottiglia geologico. Ed è proprio studiando la sua composizione chimica e isotopica – la sua “carta d’identità” – che possiamo capire quando si è infiltrata e, di conseguenza, dove si trovava la costa in quel momento. È un po’ come fare i detective dell’acqua!

Il Mistero delle Coste Scomparse

Le coste sono ambienti dinamici, in continua evoluzione. Pensate a quanto possono cambiare anche solo dopo una mareggiata! Su scale temporali di migliaia di anni, i cambiamenti sono enormi. La risalita del mare dopo l’ultima glaciazione (la cosiddetta trasgressione Flandriana) ha inondato vaste aree costiere, trasformando valli fluviali in estuari. Poi, con la stabilizzazione del livello marino nell’Olocene, i fiumi hanno iniziato a depositare sedimenti, riempiendo questi estuari e costruendo nuovi delta, spingendo la linea di costa sempre più verso il mare (un processo chiamato progradazione). È proprio durante queste fasi che l’acqua marina più antica può rimanere “imbottigliata” nei sedimenti più profondi.

Tradizionalmente, per ricostruire le paleo-coste si usano metodi geologici: si analizzano i sedimenti (campionandoli con carotaggi), si mappa la forma del paesaggio (geomorfologia) e si studiano i fossili marini (come conchiglie o coralli). Sono tutti metodi validissimi, ma noi abbiamo pensato: e se potessimo usare anche l’acqua fossile come indicatore?

L’Acqua come Macchina del Tempo: Il Concetto Chiave

Negli acquiferi costieri, di solito, troviamo un equilibrio delicato: l’acqua dolce che arriva dall’entroterra (ricarica da pioggia o fiumi) galleggia sopra l’acqua salata che si infiltra dal mare (intrusione salina), essendo meno densa. Tra le due si forma una zona di mescolanza (l’interfaccia). Questo è lo scenario “normale”. Ma se in profondità troviamo acqua salata che, analizzandola, risulta essere molto più vecchia della normale acqua di intrusione? Bingo! Potrebbe essere acqua fossile, testimone di una posizione passata della linea di costa.

La chiave sta nell’analizzare non solo la salinità (quanto sale c’è), ma anche la composizione chimica dettagliata e, soprattutto, gli isotopi. Gli isotopi sono come delle “versioni” leggermente diverse dello stesso elemento chimico (ad esempio, Ossigeno-18 rispetto al più comune Ossigeno-16, o Deuterio rispetto all’Idrogeno). Il rapporto tra questi isotopi (δ18O, δ2H) nell’acqua ci dà indizi sulla sua origine e sui processi che ha subito (come l’evaporazione). Ma il vero “orologio” per le acque vecchie è il Radiocarbonio (14C). Misurando quanto 14C è rimasto nel carbonio disciolto nell’acqua, possiamo stimare da quanto tempo quell’acqua si è infiltrata e ha perso contatto con l’atmosfera. Parliamo di migliaia di anni!

Il Nostro Laboratorio a Cielo Aperto: La Spagna Sud-Orientale

Per mettere alla prova questa idea, abbiamo scelto un tratto di costa di circa 20 km nel sud-est della Spagna, una regione semi-arida affacciata sul Mediterraneo. Qui ci sono due sistemi acquiferi costieri interessanti: la piana costiera di Cabo de Gata (Zona 1) e il delta del fiume Andarax (Zona 2). Questa zona è perfetta perché ha subito cambiamenti costieri significativi durante l’Olocene, è tettonicamente attiva (il che può sollevare o abbassare tratti di costa) e, essendo semi-arida, la scarsa ricarica di acqua dolce attuale potrebbe aver favorito la conservazione di eventuali acque fossili.

Abbiamo utilizzato una rete di pozzi esistenti (piezometri) che attraversano l’intero spessore degli acquiferi. Prima di campionare, abbiamo misurato la conducibilità elettrica dell’acqua a diverse profondità per capire dove si trovavano l’acqua dolce, l’interfaccia e l’acqua salata. Poi, abbiamo prelevato campioni d’acqua a quote precise, dalla superficie fino al fondo dell’acquifero. Su questi campioni abbiamo fatto un sacco di analisi: chimica degli elementi principali (Sodio, Cloro, Calcio, Magnesio, Bicarbonati…), isotopi stabili dell’acqua (δ18O, δ2H), e datazione con Radiocarbonio (14C) e Trizio (3H, utile per le acque più recenti).

Cosa Ci Raccontano le Analisi: Acqua Dolce, Salata e… Fossile!

I risultati sono stati elettrizzanti! In entrambe le zone abbiamo trovato la classica stratificazione: acqua dolce in superficie, interfaccia e acqua salata in profondità. Ma con delle sorprese.

Nella Zona 1 (Cabo de Gata), sotto l’acqua salata “normale” (con salinità simile a quella del mare attuale), abbiamo trovato uno strato ancora più profondo di acqua ipersalina, cioè più salata del mare! E le analisi isotopiche (δ18O e δ2H) suggerivano che quest’acqua avesse subito processi di evaporazione prima di infiltrarsi.

Nella Zona 2 (Delta dell’Andarax), la situazione era diversa. Qui l’acqua salata profonda aveva una salinità simile a quella del mare, senza segni evidenti di evaporazione. Sembrava una normale intrusione salina.

Ma è qui che entra in gioco la datazione con 14C. Nella Zona 1, le acque ipersaline profonde sono risultate essere molto vecchie, con età stimate fino a circa 7.000 anni! Questo conferma l’ipotesi che si tratti di acqua fossile, probabilmente infiltratasi da un’antica laguna costiera che esisteva durante il picco del livello marino dell’Olocene (circa 6.000-6.500 anni fa) e che poi ha subito evaporazione prima di “sprofondare” nell’acquifero. Essendo più densa, è rimasta intrappolata sotto l’acqua salina più recente.

Nella Zona 2, la datazione ha rivelato qualcosa di ancora più sottile. Anche qui, le acque saline più profonde erano vecchie, con età fino a 11.400 anni! Ma, attenzione: chimicamente, queste acque fossili erano quasi indistinguibili dall’acqua salina trovata più vicino alla costa attuale, che invece è risultata essere recente (come indicato anche dai valori di Trizio). Questo significa che nel delta dell’Andarax convivono due tipi di acqua salata: quella “moderna”, dovuta all’intrusione salina attuale, e quella “fossile”, intrappolata nei sedimenti durante la progradazione del delta nell’Olocene. Senza la datazione con 14C, non avremmo potuto distinguerle!

Distinguere il Presente dal Passato: Il Ruolo degli Isotopi

Questo studio evidenzia quanto sia cruciale non fermarsi alla semplice analisi chimica. Spesso, l’acqua salina fossile e quella moderna possono avere composizioni simili. Gli isotopi, sia stabili (δ18O, δ2H) che radioattivi (14C, 3H), sono gli strumenti chiave per svelare la vera età e origine dell’acqua.

Ad esempio, abbiamo confrontato la percentuale di acqua marina calcolata usando il Cloro (un indicatore chimico) con quella calcolata usando il δ18O (un indicatore isotopico). Nella Zona 2 (Andarax), i risultati erano coerenti, indicando un semplice mescolamento tra acqua dolce e acqua marina. Ma nella Zona 1 (Cabo de Gata), c’era una discrepanza: il Cloro indicava percentuali di acqua marina altissime (anche >100% per le acque ipersaline), mentre il δ18O dava valori più bassi. Questo è un altro indizio dei processi di evaporazione subiti dall’acqua fossile in quella zona, che hanno concentrato i sali (come il Cloro) ma hanno modificato la firma isotopica in modo diverso rispetto a un semplice mescolamento.

La datazione con 14C, pur con le sue incertezze (non dà un’età esatta al giorno, ma una stima su scala millenaria), è stata fondamentale per collocare l’infiltrazione di queste acque fossili nel contesto dell’Olocene, in particolare attorno al periodo del massimo trasgressivo (circa 6.500 anni fa).

Ricostruire il Puzzle: La Paleo-costa Prende Forma

Mettendo insieme i dati idrogeochimici con le conoscenze geologiche e geomorfologiche dell’area, possiamo iniziare a disegnare una mappa del passato.

* Circa 6.500 anni fa (Massimo Trasgressivo): Il mare era leggermente più alto di oggi. Gran parte dell’attuale delta dell’Andarax era sommersa, formando un estuario. Nella zona di Cabo de Gata, un’area depressa a causa della tettonica fu invasa dal mare, formando forse una baia o laguna. L’acqua marina si infiltrò negli acquiferi sottostanti.
* Dopo i 6.500 anni fa: Il livello del mare si stabilizzò o scese leggermente. Nel delta dell’Andarax, il fiume iniziò a depositare sedimenti, facendo avanzare la costa e intrappolando l’acqua marina infiltratasi in precedenza. A Cabo de Gata, la laguna iniziò forse a isolarsi dal mare aperto, l’acqua al suo interno evaporò diventando ipersalina, e quest’acqua più densa si infiltrò nell’acquifero. La tettonica locale potrebbe aver contribuito a sollevare leggermente l’area, isolando ulteriormente la laguna.
* Oggi: La costa ha la configurazione attuale. Nel delta dell’Andarax, l’intrusione salina moderna si sovrappone all’acqua fossile intrappolata più all’interno. A Cabo de Gata, l’antica laguna si è ridotta notevolmente (oggi ci sono delle saline), e l’acqua fossile ipersalina giace in profondità sotto l’acqua salina più recente.

Questa ricostruzione basata sull’acqua fossile è incredibilmente coerente con i ritrovamenti archeologici della zona! Siti neolitici (datati tra 6.000 e 4.000 anni fa), caratterizzati da grandi accumuli di conchiglie marine (i cosiddetti “shell middens”), si trovano oggi a una certa distanza dalla costa attuale. La loro posizione corrisponde molto bene a dove immaginiamo fosse la linea di costa all’epoca, basandoci sui nostri dati idrogeochimici. È una conferma emozionante!

Un Fenomeno Più Comune del Previsto?

La scoperta di acqua fossile salina o ipersalina in entrambi gli acquiferi studiati ci fa pensare: e se questo fenomeno fosse molto più diffuso di quanto crediamo? Quante delle “intrusioni saline” identificate in giro per il mondo sono, almeno in parte, acqua marina intrappolata nel passato? Specialmente in zone aride o semi-aride come quella studiata, dove la scarsa ricarica moderna favorisce la conservazione di queste acque antiche, il fenomeno potrebbe essere la regola piuttosto che l’eccezione.

Questo ha implicazioni importanti, non solo per la ricostruzione paleogeografica, ma anche per la gestione delle risorse idriche. Capire se l’acqua salata in un acquifero è un’intrusione attiva o un residuo fossile è fondamentale per prevedere come evolverà la salinità e per pianificare interventi come la desalinizzazione.

Conclusioni: Un Nuovo Strumento per Guardare Indietro

Insomma, questo studio ci dimostra che l’idrogeochimica degli acquiferi costieri, e in particolare l’analisi delle acque fossili intrappolate, è uno strumento potentissimo per integrare i metodi tradizionali e ricostruire l’evoluzione delle coste nel passato. L’acqua sotto i nostri piedi conserva una memoria incredibile, basta saperla leggere! Abbiamo visto come, combinando chimica e isotopi (soprattutto 14C), sia possibile distinguere acque saline di età diverse e ricostruire paleo-ambienti come antiche lagune.

La prossima volta che sarete sulla costa, pensate che sotto di voi potrebbe esserci acqua che “ricorda” un tempo in cui il mare arrivava molto più all’interno, o in cui esistevano lagune scomparse. È un pensiero affascinante, no? E per noi scienziati, è uno stimolo continuo a cercare nuovi modi per decifrare i messaggi nascosti nel nostro pianeta.

Fonte: Springer