L’importanza del lago Baikal per la scienza

Sebbene praticamente tutta la popolazione umana della Terra viva sulla terraferma, la nostra superficie è coperta per il 71% dall’acqua. Di quell’acqua, quasi tutta si trova negli oceani, con solo il 2,5% sotto forma di acqua dolce, anziché salata. La maggior parte dell’acqua dolce della Terra si trova nei ghiacciai, nelle calotte glaciali e nel permafrost e nell’acqua e nel ghiaccio sotto la superficie. La maggior parte del resto, come ci si potrebbe aspettare, è nei grandi serbatoi di acqua liquida sulle nostre masse continentali: i laghi della Terra.

Nel complesso, i laghi d’acqua dolce costituiscono solo lo 0,007% della quantità totale di acqua sulla Terra, ma contengono la stragrande maggioranza dell’acqua dolce liquida sulla nostra superficie. La maggior parte dei laghi della Terra sono relativamente giovani, hanno meno di 18.000 anni e si sono formati durante la fine dell’ultima era glaciale. Solo 20 laghi, nel mondo, sono antichi più di un milione di anni. Ma il lago Baikal non è solo il lago più antico della Terra, con un’età di 25-30 milioni di anni, ma anche il più grande e quello con il maggior potenziale per rivelare nuove scoperte ai confini della fisica delle astroparticelle. Ecco l’affascinante scienza dietro.

I laghi della Terra sono il luogo principale in cui si trova l’acqua dolce superficiale liquida, ma la maggior parte di essi è stata formata dal ritiro dei ghiacciai. La maggior parte dell’acqua dolce della Terra è ghiacciata, sotto forma di ghiacciai e calotte glaciali, e questo diventa molto più grave durante le ere glaciali: dove le calotte polari diventano grandi e si estendono fino a latitudini molto più equatoriali rispetto alle loro posizioni attuali.

Quando finisce un’era glaciale,

• gran parte dell’acqua ghiacciata si scioglie,
• i ghiacciai provocano erosione,
• si sciolgono (con conseguenti precipitazioni e variazioni stagionali) portando alla formazione di laghi (e fiumi),

Ad esempio, la totalità dei Grandi Laghi, nel Nord America, sono il ​​risultato del drenaggio del fiume San Lorenzo.

La Terra vive frequenti ere glaciali, con periodi interglaciali che le separano su scale temporali un po’ maggiori di ogni 100.000 anni. Quasi tutti i laghi attualmente presenti sulla superficie terrestre sono stati creati durante queste recenti transizioni del periodo glaciale/interglaciale. Se un lago è stato creato da questi processi, molto probabilmente non durerà a lungo. La maggior parte dei laghi, in tempi lunghi, finirà per riempirsi di sedimenti depositati dai fiumi affluenti.

Ma ci sono alcune eccezioni molto importanti. Non tutti i laghi hanno un fiume o un ruscello come affluente, e non tutti i laghi si sono formati a seguito di cicli e transizioni glaciali/interglaciali. Invece di vivere migliaia di anni e avere una profondità massima di poche centinaia di metri, ci sono alcuni laghi antichi e super profondi: sono vecchi milioni di anni e profondi oltre 1.600 m.

Gli antichi laghi trovati sulla Terra sono pochi, ma tutti hanno qualcosa in comune: si trovano tutti in zone di rift attive a causa della tettonica a placche. Ovunque due delle placche della crosta terrestre si allontanano l’una dall’altra, come al confine di una placca divergente, può iniziare a formarsi una rift valley. Nel tempo, le forze dell’erosione approfondiranno questa fossa tettonica, creando un enorme e profondo pozzo.

Quello che inizia come un baratro con due lati ripidi e quasi paralleli alla fine si allarga, riempiendosi di sedimenti dalle pareti della spaccatura o, se le condizioni sono giuste, di acqua dolce. Di tutti gli antichi laghi di oltre 1 milione di anni trovati sulla Terra, il 75% di essi si è formato proprio da questo processo, con le eccezioni risultanti da eventi come l’impatto di meteoriti o eventi vulcanici.

A guardarlo dall’alto, il lago Baikal appare impressionante, ma non in modo spettacolare. Si trova nella Siberia meridionale, è a malapena la metà della superficie del lago Michigan, essendo il settimo più grande lago del mondo (poco più di 31.000 chilometri quadrati).

Tuttavia, le regioni su entrambi i lati del lago Baikal si trovano ad altitudini estremamente elevate, con molte località che superano i 2000 metri di altitudine. Si trova esattamente su un confine di placca divergente, essendosi allargato in modo così significativo nel tempo che il lago è largo fino a 79 chilometri e ha tre bacini separati.

Il più profondo – il bacino centrale – scende a una profondità di 1.642 metri, rendendolo il lago più profondo del mondo.

Quanta acqua contiene il lago Baikal?

Se dovessi prendere tutta l’acqua di superficie del mondo e sommarla, ti ritroveresti con una quantità sufficiente per riempire un cubo di circa 35 km su ciascun lato. Ciò include tutti i laghi, i fiumi, i torrenti, le paludi, le creature viventi e persino l’acqua nell’atmosfera terrestre.

Il lago Baikal, che contiene più acqua dolce di qualsiasi altro lago sulla Terra, è responsabile di un enorme 22% di essa: oltre 23.000 chilometri cubi.  Contiene il doppio della quantità di acqua che si trova nel Lago Superiore, cinque volte la quantità che si trova nel Lago Michigan e più di tutti i grandi laghi nordamericani messi insieme.

Quanto è unico il lago Baikal?

Il fondo del lago è più di un intero chilometro sotto il livello del mare, ma la Rift Valley che lo ha creato va molto più in profondità. Secondo una ricerca dell’Università dell’Alaska, a Fairbanks, ci sono circa altri 7.000 metri di sedimenti che sono caduti nella Rift Valley nel tempo, posizionando il pavimento della rift un incredibile 8-11 chilometri sotto la superficie. Questo rende la spaccatura geologica che ospita il lago Baikal la spaccatura continentale più profonda del pianeta Terra.

Per quanto impressionanti siano questi fatti, è importante pensare geologicamente: questa spaccatura continentale è sia giovane che attiva. Con ogni anno che passa, la spaccatura si allarga di circa due centimetri. Ci sono più di 300 fiumi che sfociano nel lago Baikal, ma solo uno, il fiume Angara, lo drena.

Quanto è incontaminato il lago Baikal?

Ogni altro grande lago d’alta quota sulla Terra è stato, nella sua storia geologica, ricoperto di calotte glaciali di precedenti periodi glaciali. Quando i periodi glaciali finiscono, quelle calotte glaciali continentali si sciolgono.

Ma non il lago Baikal. Unico tra questi laghi, i suoi sedimenti non mostrano alcuna prova di essere mai stato coperto da strati di ghiaccio. Invece, i sedimenti di carotaggio in profondità (il fondo del lago è stato raggiunto per la prima volta negli anni ’90) mostrano come il clima sia variato in quasi 7 milioni di anni di storia recente. Solidi cristallini insoliti noti come idrati di gas si trovano all’interno del lago Baikal, rendendolo l’unico lago di acqua dolce confinato al mondo a possederli.

Quanti anni ha il lago Baikal?

Sulla base della sola geologia del lago, ma supportata da studi sull’acqua e sui sedimenti, si stima che il lago Baikal abbia un’età compresa tra 25 e 30 milioni di anni. È molto raro avere un lago sulla Terra che persista per più di 10 milioni di anni, e le prove della vecchiaia del lago Baikal sono schiaccianti.

Altri laghi molto antichi includono il lago Issyk-Kul e il lago Maracaibo, entrambi laghi di acqua salata piuttosto che acqua dolce, ed entrambi hanno età incerte. Il lago Zaysan del Kazakistan è l’unico lago che potrebbe essere più antico, poiché prove sostanziali lo fanno risalire al tardo Cretaceo, più di 65 milioni di anni fa. Tuttavia, l’età esatta di quel lago rimane controversa; Il lago Baikal rimane il lago più antico della Terra senza grandi incertezze sulla sua età.

Che potenziale scientifico ha?

Più in profondità vai sott’acqua, più sei protetto dai segnali atmosferici e spaziali, inclusi i raggi cosmici e altre fonti di particelle vaganti. Questo crea un ambiente quasi incontaminato per il rilevamento delle particelle più spettrali conosciute: i neutrini, purché tu abbia acqua molto pura. Il lago Baikal, essendo il lago d’acqua dolce più profondo del mondo, offre l’enorme potenziale per fungere da rivelatore di neutrini e forse anche rivaleggiare con il più grande della Terra: IceCube, situato al Polo Sud.

Nel marzo del 2021, il rilevatore di volume Baikal-Gigaton è stato immerso nelle profondità del lago Baikal, dove si trova tra 650 e 1100 metri sotto la superficie. Con 288 moduli ottici, sfrutta le proprietà uniche di questo lago:

• profondità,
• natura d’acqua dolce,
• limpidezza unica dell’acqua,
• e una significativa copertura di ghiaccio durante numerosi mesi dell’anno,

consentendogli di svolgere la scienza dei neutrini che è inaccessibile dalla maggior parte delle altre località della Terra.

Oltre alle applicazioni fisiche inerenti a questo ambiente unico, c’è anche una biodiversità tremendamente ricca che si trova esclusivamente qui e in nessun altro posto nel nostro mondo.

Il lago Baikal non è solo il lago più grande, più profondo e più antico del mondo, ma ospita circa 2.000 specie uniche conosciute di animali che non si trovano da nessun’altra parte sulla Terra. Sebbene sia protetto come patrimonio mondiale dell’UNESCO, la temperatura media della superficie del lago Baikal è aumentata di 1,5 °C negli ultimi 50 anni. Insieme all’inquinamento chimico nel lago Baikal, questo ecosistema unico, rimasto incontaminato per milioni di anni, ora sta cambiando più velocemente che mai.

Eppure, forse la cosa più notevole del lago Baikal è la vista che ci offre su come la Terra si evolve nel tempo. I processi geologici in atto qui sono gli stessi che causarono la rottura dell’antico supercontinente di Pangea e hanno portato alla formazione degli oceani terrestri. Forse, tra centinaia di milioni di anni, la Rift Valley che ora ospita il Lago Baikal diventerà un corpo salino collegato ai nostri oceani.