Aria: ciò che rende possibile la vita

 Nel pantheon sumero era Enlil. Per lo zoroastrismo Vāyu-Vāta. Per gli antichi egizi Shu. Invisibile eppure essenziale, sì da meritarle un posto tra divinità maggiori in moltissime religioni arcaiche. Segno di quanto l’uomo, da sempre, ne abbia intuito l’importanza. Stiamo parlando dell’aria, elemento tanto impercettibile quanto indispensabile alla vita sulla Terra.  Uno scudo trasparente che avvolge il nostro Pianeta, e non solo lo rende abitabile, ma lascia anche passare la luce e ci permette di guardare il cielo, le stelle e l’Universo.

L’immagine che Antonello Pasini, fisico e climatologo dell’Istituto di tecnologie e intelligenza ambientale (Itiam) del Cnr sceglie per descriverne le funzioni è suggestiva: “Come l’utero materno ci proteggeva prima della nascita così l’atmosfera terrestre ci protegge, permettendoci di respirare e quindi di vivere, ma allo stesso tempo ci consente di osservare ciò che accade al suo interno, e perfino oltre di essa”.

Questa trasparenza nasconde, però, un mondo sorprendentemente complesso. L’atmosfera, ovvero l’aria che respiriamo, non è un vuoto, ma una miscela dinamica di gas, vapore acqueo e minuscole particelle sospese, attraversata da continui scambi di energia. Processi invisibili ma decisivi, che regolano la temperatura del Pianeta, la formazione delle nubi e delle precipitazioni e, in ultima analisi, il clima, elemento da cui dipende la nostra stessa esistenza. Fino al XVIII secolo non se ne conosceva la composizione, che venne svelata per la prima volta solo nel 1772, dal chimico francese Antoine-Laurent de Lavoisier, il quale dimostrò che l’aria non è un elemento singolo, ma una miscela di gas, di cui due principali: per circa un quarto ossigeno, all’epoca chiamato “aria vitale”, e per circa tre quarti azoto, dal greco “senza vita”.

Sebbene azoto e ossigeno costituiscano la quasi totalità dell’aria, tuttavia oggi sappiamo che sono alcuni gas presenti in quantità minime a svolgere un ruolo cruciale per le dinamiche fisiche e meteo-climatiche. “I cosiddetti gas serra intervengono in maniera determinante nel bilancio energetico terrestre, cioè nell’equilibrio tra l’energia che arriva dal Sole e quella che la Terra restituisce nello spazio. Da questo equilibrio dipende la temperatura dell’atmosfera e, quindi, il clima”, chiarisce il ricercatore.

L’esempio più noto è quello dell’anidride carbonica. Pur rappresentando solo una piccolissima frazione dell’atmosfera (circa lo 0,04%), la CO₂ assorbe la radiazione infrarossa emessa dalla superficie terrestre, trattenendo parte dell’energia che altrimenti si disperderebbe nello spazio. Questo è il naturale “effetto serra”, indispensabile per mantenere temperature compatibili con la vita. Allora perché se ne parla da anni come di un problema? “Il problema nasce dal fatto che le attività umane, attraverso l’uso dei combustibili fossili, hanno aumentato considerevolmente la concentrazione di anidride carbonica in atmosfera. Più CO₂ significa una maggiore quantità di energia trattenuta nei bassi strati dell'atmosfera, alimentando il riscaldamento globale e favorendo eventi meteorologici sempre più estremi”, spiega Pasini.

Ma l’aria, come detto, non è solo gas. Tra gli elementi invisibili più importanti c’è anche il vapore acqueo. Pur essendo un elemento che incide sull’aumento delle temperature, la sua permanenza nell’atmosfera è molto breve, e, da solo, non può determinare il riscaldamento globale. Tuttavia, qui entra in gioco un meccanismo di retroazione: un’atmosfera più calda può contenere una quantità maggiore di vapore acqueo, che a sua volta rafforza l’effetto serra. Inoltre, una maggiore disponibilità di vapore favorisce la formazione di nubi e può alimentare precipitazioni più intense e concentrate.

Anche ciò che comunemente definiamo “polvere” svolge un ruolo fondamentale. L’aria contiene infatti minuscole particelle solide sia di origine naturale, emesse ad esempio dai vulcani o prodotte dall’erosione del suolo, sia di origine antropica. Queste particelle costituiscono i cosiddetti “nuclei di condensazione”, indispensabili affinché il vapore acqueo possa trasformarsi in goccioline e dare origine alle nubi. Queste ultime, soprattutto quelle più chiare, riflettono una parte significativa della radiazione solare e tendono quindi a raffreddare la superficie terrestre.

Le particelle sospese, tuttavia, presentano un duplice volto. “Dal punto di vista della salute umana, soprattutto quelle più fini, possono provocare patologie anche gravi. Dal punto di vista climatico, invece, alcune categorie di aerosol, come i solfati emessi dalle eruzioni vulcaniche o dalla combustione di combustibili ricchi di zolfo, riflettono parte della radiazione solare e contribuiscono a mitigare il riscaldamento. È uno degli esempi della complessità del sistema climatico: ridurre l’inquinamento atmosferico resta indispensabile per la salute ma, nel caso dei solfati, può comportare la diminuzione di un effetto raffreddante che finora ha in parte compensato l’aumento dei gas serra”, - sottolinea l’esperto.

Un aspetto particolarmente affascinante riguarda poi la componente biologica dell’atmosfera, materia di studio dell’aerobiologia. “Batteri, funghi, alghe, pollini, spore, virus e altri microrganismi possono essere trasportati per lunghe distanze dalle correnti atmosferiche. Questo insieme di organismi viene definito ‘aeroplancton’, per analogia con il plancton degli oceani. Recenti ricerche suggeriscono che queste forme di vita invisibili non siano semplici passeggeri dell’atmosfera, ma possano contribuire ai processi di formazione delle nubi e delle precipitazioni, influenzando quindi potenzialmente alcuni aspetti del clima. Allo stesso tempo, fattori meteorologici come temperatura, umidità e vento condizionano la presenza e la diffusione di questi organismi”, conclude Pasini.

L’atmosfera, dunque, non è un semplice involucro che circonda la Terra, ma un sistema estremamente sensibile, nel quale processi fisici e chimici interagiscono continuamente con le attività umane.

Fonte: Antonello Pasini, Istituto di tecnologie e intelligenza ambientale, antonello.pasini@cnr.it