Vulcani di Fango Artici: Svelata una Costellazione Nascosta Sotto il Mare di Barents!

Ragazzi, preparatevi a sentire una storia incredibile che arriva direttamente dalle profondità gelide del Mare di Barents, nell’Artico. Pensavamo di conoscere abbastanza bene quei fondali, ma la natura ha sempre qualche asso nella manica! Recentemente, abbiamo avuto la fortuna di imbatterci in qualcosa di veramente speciale: non uno, non due, ma ben dieci nuovi vulcani di fango sottomarini, una vera e propria costellazione geologica che abbiamo proposto di chiamare informalmente Polaris Mud Volcano Complex, in onore della Stella Polare che guida i naviganti in quelle latitudini.

Una Scoperta Inaspettata nel Mare di Barents

Fino a poco tempo fa, in questa vasta area del Mare di Barents sud-occidentale, conoscevamo solo due vulcani di fango: il famoso Håkon Mosby (HMMV), scoperto nel 1995, e il più recente Borealis, identificato nel 2023. Immaginate la nostra sorpresa quando, analizzando dati sismici e poi esplorando l’area con un veicolo sottomarino a comando remoto (ROV) durante la spedizione EXTREME24 nel maggio 2024, ci siamo trovati di fronte a questa famiglia allargata!

Questi nuovi vulcani si trovano a profondità comprese tra i 440 e i 480 metri. Non aspettatevi coni imponenti come quelli terrestri; questi sono più simili a delle “torte di fango” (mud-pies in gergo tecnico), ovvero delle strutture a cima piatta, con diametri che variano dai 200 ai 900 metri e altezze modeste, tra i 2 e i 12 metri rispetto al fondale circostante.

Ma la cosa più affascinante è che sono vivi e attivi! Le immagini raccolte dal nostro ROV sono spettacolari:

• Abbiamo visto pozze di fango gorgogliante (Fig. 2a nel paper originale), segno evidente di emissioni recenti.
• Abbiamo documentato colate di fango fresco che si sovrappone a depositi più vecchi (Fig. 2b).
• Abbiamo osservato estese comunità chemosintetiche: foreste di vermi tubiformi e tappeti batterici biancastri (Fig. 2c) che prosperano grazie ai composti chimici (come metano e solfuri) rilasciati dal fondale. Questi ecosistemi unici non dipendono dalla luce solare, ma dall’energia chimica!
• Abbiamo trovato vaste aree ricoperte da carbonati autigeni (Fig. 2d), rocce formate dalla reazione chimica tra il metano e l’acqua di mare, mediate dai microbi. Questo ci dice che l’emissione di metano va avanti da molto tempo.

Curiosamente, non abbiamo rilevato bolle di gas attive né acusticamente né visivamente durante le immersioni, suggerendo che i vulcani siano attualmente in una fase di attività più quiescente, con emissioni localizzate e di piccola scala.

Il Segreto Nascosto: Una Mega-Frana Fossile

Ma da dove arriva tutto questo fango? E perché proprio lì? La risposta si nasconde sotto il fondale marino. Analizzando i dati sismici 2D e 3D, abbiamo scoperto che questi dieci vulcani di fango sono collegati a delle strutture verticali chiamate camini sismici. Questi camini sono come delle condotte naturali che affondano le loro radici all’interno del riempimento di una gigantesca cicatrice lasciata da una mega-frana sottomarina avvenuta nel Pleistocene, tra circa 0.5 e 0.2 milioni di anni fa (denominata Bjørnøya Fan Slide Complex III). Parliamo di un evento catastrofico che ha mobilizzato oltre 11.000 km³ di sedimenti!

I camini appaiono come zone acusticamente “caotiche” nei profili sismici, probabilmente a causa della presenza di gas e fango in risalita che disturbano le onde sonore. È affascinante vedere come questi camini partano proprio dai sedimenti che hanno riempito la cicatrice della frana e arrivino fino al fondale, alimentando i vulcani che osserviamo oggi. Abbiamo persino identificato un camino che non raggiunge la superficie attuale, forse un vulcano estinto o uno “in gestazione”.

Come Nasce un Vulcano di Fango Artico? Il Modello Concettuale

Basandoci su queste osservazioni, abbiamo proposto un modello per spiegare la formazione di questi vulcani di fango, un modello che potrebbe essere valido anche per altre aree con storie geologiche simili. Immaginate questo scenario:

1. Glaciazioni e Sedimentazione: Durante le ere glaciali del Pliocene e Pleistocene, enormi calotte di ghiaccio coprivano la Scandinavia e il Mare di Barents. L’erosione glaciale e il trasporto di sedimenti verso il margine continentale hanno accumulato rapidamente spessi strati di materiale sul pendio.
2. La Mega-Frana: L’accumulo eccessivo di sedimenti, forse unito a fattori scatenanti come terremoti, ha reso il pendio instabile, portando alla gigantesca frana sottomarina (BFSC III). Questo evento ha rimosso un’enorme quantità di materiale, creando una vasta cicatrice sul fondale.
3. Riempimento e Sovrapressione: La cicatrice della frana ha iniziato a riempirsi con nuovi sedimenti (detriti glaciali, sedimenti fini trasportati dalle correnti). Questo rapido seppellimento ha impedito all’acqua intrappolata nei pori dei sedimenti più profondi di fuoriuscire (compattazione di disequilibrio), generando un aumento della pressione dei fluidi (sovrapressione).
4. Migrazione e Eruzione: La sovrapressione ha spinto i fluidi (acqua e gas, principalmente metano) e i sedimenti fini a cercare una via di fuga. La cicatrice della frana, essendo una zona di debolezza strutturale e fratturata, ha agito come un condotto preferenziale. I fluidi si sono probabilmente mossi lateralmente lungo gli strati inclinati del riempimento della cicatrice, accumulandosi verso la parte superiore (la zona della “testa” della frana). Da lì, la pressione è diventata sufficiente a fratturare gli strati sovrastanti, permettendo al fango ricco di gas di risalire verticalmente attraverso i camini sismici e di eruttare sul fondale, formando i vulcani di fango che vediamo oggi.

Un aspetto interessante è che il sistema di alimentazione di questi vulcani (i camini) sembra essere relativamente superficiale, penetrando solo per circa 300-350 metri nei sedimenti, a differenza di molti altri vulcani di fango nel mondo che hanno radici molto più profonde.

Metano Microbico e l’Assenza di Idratati

Abbiamo analizzato il gas intrappolato nei sedimenti raccolti dai vulcani. È risultato essere composto quasi esclusivamente da metano (99.4-99.9%). Le analisi isotopiche (δ13C e δD) ci dicono chiaramente che questo metano ha un’origine microbica, prodotto da microrganismi attraverso un processo chiamato riduzione della CO2. Anche le analisi sulla materia organica presente nel fango espulso suggeriscono una fonte immatura/precoce depositata in ambiente marino costiero/poco profondo, che ha subito una certa biodegradazione.

Un’altra scoperta notevole riguarda gli idrati di gas (ghiaccio di metano). Sebbene le condizioni di pressione e temperatura a quelle profondità potrebbero permetterne la formazione (la zona di stabilità degli idrati arriva fino a circa 60 metri sotto il fondale nel sito più profondo), non ne abbiamo trovato traccia nei nostri campioni, né abbiamo osservato segni indiretti della loro presenza o destabilizzazione. Questo è in contrasto con il vicino HMMV, che è noto per ospitare idrati di gas superficiali. Forse il calore associato all’attività vulcanica stessa impedisce la formazione di idrati, o forse c’è un apporto di fluidi più salati (salamoie), ma sono ipotesi che richiedono ulteriori indagini. L’assenza di idrati rende meno probabili eventi eruttivi catastrofici futuri legati alla loro destabilizzazione improvvisa.

Perché Questa Scoperta è Importante?

La scoperta del Polaris Mud Volcano Complex è entusiasmante per diverse ragioni:

• Potenziale Globale: Le mega-frane sottomarine sono comuni lungo i margini continentali che sono stati modellati dalle glaciazioni. La nostra scoperta suggerisce che queste aree potrebbero ospitare molti più vulcani di fango di quanto si pensasse. Questo ci invita a rivalutare il potenziale di vulcanismo di fango in queste regioni, con implicazioni geodinamiche importanti.
• Bilancio del Metano: I vulcani di fango sottomarini sono una fonte significativa di metano, un potente gas serra. Capire quanti ce ne sono e quanto gas emettono è cruciale per affinare i modelli climatici globali. Le stime attuali sul numero globale di vulcani sottomarini sono molto incerte (da poche migliaia a centinaia di migliaia!), e scoperte come questa aiutano a colmare questa lacuna.
• Biosfera Profonda: Questi ambienti ospitano ecosistemi unici basati sulla chemiosintesi, offrendo finestre sulla vita in condizioni estreme e forse analoghi degli ambienti in cui la vita potrebbe essersi originata sulla Terra primordiale o esistere su altri pianeti.
• Geohazards: Identificare queste strutture è importante anche per la sicurezza delle operazioni offshore, come la posa di cavi o le perforazioni.

La datazione dei depositi ci dice che l’attività vulcanica che vediamo oggi è iniziata dopo l’ultima deglaciazione (meno di 20.000 anni fa), poiché i vulcani coprono i solchi lasciati dagli iceberg che aravano il fondale in quel periodo.

Questa scoperta ci ricorda quanto ancora poco conosciamo degli oceani profondi, persino in aree relativamente studiate come il Mare di Barents. C’è un intero mondo nascosto là sotto, pieno di meraviglie geologiche e biologiche che aspettano solo di essere svelate. E noi siamo pronti per la prossima esplorazione!

Fonte: Springer