John Tyndall, scienziato e alpinista, è considerato il “padre” indiscusso dell’effetto serra. Ma suddetto fenomeno ha anche una “madre”, una figura dimenticata, che arrivò alle stesse conclusioni prima di Tyndall stesso.
Tappe storiche fondamentali
L’effetto serra indica la capacità dell’atmosfera di intrappolare il calore emesso dalla superficie terrestre sotto forma di radiazione infrarossa lunga. Così genera ulteriore riscaldamento oltre a quello indotto dall’irraggiamento solare diretto. Questo è possibile grazie a gas come anidride carbonica (CO2), metano (CH4) e vapore acqueo (H2O), che per questo sono definiti gas serra.
La prima menzione storica di questo fenomeno è attribuibile al barone Jean-Baptiste Joseph Fourier nel celebre articolo Remarques générales sur les températures du globe terrestre et des espaces planétaires del 1824. Fourier calcolò che la Terra, alla sua distanza dal Sole, doveva essere considerevolmente più fredda se riscaldata esclusivamente dalla radiazione solare incidente. Basandosi su precedenti esperimenti dello scienziato svizzero Horace-Bénédict de Saussure, ipotizzò che l’atmosfera terrestre si comportasse come il vetro di una serra, lasciandosi permeare dai raggi luminosi del sole ma trattenendo i raggi infrarossi emessi dal suolo. Non seppe però dare informazioni ulteriori sui gas e i meccanismi responsabili di tale fenomeno.
Nel 1859, nel laboratorio della Royal Institution di Londra, lo scienziato irlandese John Tyndall condusse tutta una serie di esperimenti sulle proprietà di assorbimento del calore radiante (raggi infrarossi) da parte di diversi gas e vapori con l’obiettivo di dimostrare che, gas presenti nell’atmosfera terrestre, fossero in grado di intrappolare i raggi di calore. Dai suoi esperimenti identificò diversi gas che svolgevano questa funzione. I più rilevanti furono il vapore acqueo e l’anidride carbonica.
Nel 1896, Svante Arrhenius mise a punto una serie di complessi calcoli matematici per quantificare l’effettiva variazione di temperatura associata alle fluttuazioni di anidride carbonica, evidenziando come un aumento di questo gas in atmosfera avrebbe potuto generare un aumento della temperatura media globale.
Da qui, con passi sicuramente claudicanti ma costanti, si è fatta sempre più strada verso la consapevolezza di questo fenomeno. L’attenzione del mondo della scienza e poi dell’opinione pubblica vertì sull’influenza che i gas serra come la CO2 hanno sulla determinazione del clima terrestre. Finché, intorno agli anni Cinquanta, il termine “effetto serra”, inizialmente neutro, venne associato alle preoccupazioni per i cambiamenti climatici acquisendo una connotazione decisamente negativa.
Manca un pezzo: l’esperimento di Foote!
Negli ultimi decenni è si è scoperto che una donna, Eunice Newton Foote, già nel 1856, qualche anno prima di Tyndall, avesse dimostrato sperimentalmente l’effetto serra.
L’apparato sperimentale della Foote, di cui ci arrivano descrizioni sommarie e prive di illustrazioni, era più semplice e sicuramente meno sofisticato di quello che avrebbe usato in seguito Tyndall. Si basava su 4 contenitori cilindrici trasparenti, la cui natura non è specificata (si suppone fosse di vetro), con diametro di 10 cm x 70 cm di altezza. All’interno di questi contenitori la nostra inserì, mediante un sistema di pompe, differenti gas: aria, idrogeno, ossigeno e anidride carbonica.
Tramite l’uso di termometri, Foote registrò i cambiamenti di temperatura che avvenivano all’interno dei cilindri riempiti con gas differenti quando questi erano esposti alla luce diretta del sole o in zone ombreggiate.
Era noto, già ai tempi di Fourier, l’effetto di riscaldamento indotto in un contenitore trasparente chiuso, quando le pareti venivano esposte ai raggi solari. Il risultato degli esperimenti di Eunice fu che la presenza di gas differenti, in particolare vapore acqueo (H2O) e anidride carbonica (CO2), poteva amplificare questo fenomeno di riscaldamento. Fu proprio questo il contributo originale della Foote. Anche se la sua configurazione sperimentale presentava evidenti limiti, i risultati, benché meno marcati, sono perfettamente in linea con quelli che otterrà Tyndall. Per questo, Foote sembra essere stata la prima persona a notare la capacità dell’anidride carbonica e del vapore acqueo di trattenere il calore irradiato mediante infrarosso, prevedendo un collegamento diretto tra la variabilità di questi componenti atmosferici e i cambiamenti climatici.
Chi è Eunice Newton Foote?
Eunice Newton Foote è stata una ricercatrice scientifica, inventrice e attivista per i diritti delle donne.
Nasce a Goshen nel Connecticut in una famiglia benestante. I genitori sono Thirza e Sir Isaac Newton Jr. Se ve lo state chiedendo, la risposta è sì! È una lontana parente del famoso Isaac Newton, grande matematico e fisico.
Eunice Foote fu “abbastanza fortunata” in quanto ottenne una formazione scientifica formale, prima presso il Troy Female Seminary e in seguito frequentando corsi in un vicino istituto di scienze maschile, dove apprese i fondamenti della chimica e, attraverso gli scritti di Almira Hart Lincoln Phelps, anche della botanica. Mi permetto di usare il termine “abbastanza”, perché la formazione di Eunice fu comunque parziale, a causa del livello relativamente arretrato della ricerca fisica negli Stati Uniti di allora ma soprattutto per le norme di genere che penalizzavano il gentil sesso. Motivo per il quale non ricevette mai un’altrettanto adeguata preparazione di tipo sperimentale nel campo della fisica.
Si maritò nel 1841 con Elisha Foote, il quale stava studiando diritto brevettuale per diventare giudice. A Seneca Falls, i due entrano in contatto con Elizabeth Cady Stanton, fervente suffragetta e abolizionista. Sarà quest’ultima a coinvolgerli, nel 1848, nella Conferenza di Seneca Falls, la prima conferenza sui diritti delle donne, e fu, insieme al marito tra i firmatari della “Dichiarazione dei Sentimenti”, documento fondante del movimento suffragista.
Oltre che sostenitori dei diritti delle donne, i Foote condividevano il medesimo interesse per le scienze e in particolare per lo studio dei gas. Nel 1856 e nel 1857 Eunice presenterà due articoli all’American Association for the Advancement of Science (AAAS). Il primo “Circumstances affecting the heat of the sun’s rays” (Circostanze che influenzano il calore dei raggi solari), pubblicatao sull’American Journal of Science and Arts. Il secondo, “On a new source of electrical excitation” (Su una nuova fonte di eccitazione elettrica) fu pubblicato sia sull’American Journal of Science and Art che sul Philosophical Magazine. Essi rappresenteranno gli unici esempi di paper scientifici scritti da una donna americana ad essere pubblicati prima del 1889.
Dopo il 1857, Eunice Foote abbandonò gradualmente gli studi scientifici, dedicandosi principalmente agli impegni familiari e all’attività di inventrice. Non abbandonò mai la causa suffragista. È molto probabile che le difficoltà incontrate durante la carriera negli ambienti scientifici e non, a causa della disparità di genere, l’avessero convinta dell’assoluta necessità di un cambiamento radicale della società.
La “madre dimenticata”
Per oltre 150 anni il merito di aver dimostrato sperimentalmente l’effetto serra è stato affibbiato allo scienziato alpinista Tyndall.
Ironia della sorte: sebbene le sue passeggiate in quota lo avessero portato a riflettere sull’interazione tra radiazione solare e atmosfera e, consapevole delle teorie relative a una precedente era glaciale indotta dalla variazione di gas in essa presenti, Tyndall era focalizzato principalmente sull’uso della radiazione per indagare la natura delle molecole, poco o nulla gli interessava il cambiamento climatico. Tant’è che gli dedicò giusto poche righe nell’articolo del 1861, quasi un’aggiunta dell’ultimo momento e successivamente non ne parlò più. Siamo stati noi a proclamarlo fondatore della scienza climatica.
Ma allora perché i suoi studi hanno avuto tanta risonanza e quelli di Foote sono caduti nell’oblio?
Problemi tecnici
In primis a livello tecnico la strumentazione di Eunice Foote era molto più “casereccia” di quella impiegata da Tyndall, il quale poté vantare, non solo risultati migliori, ma anche più convincenti. Tanto per fare qualche esempio Foote esponeva i campioni all’intero spettro della radiazione solare, non riuscendo a discernere tra riscaldamento indotto dalla radiazione visibile e quella infrarossa.
La sorgente di calore utilizzata da Tyndall, invece, detta cubo di Leslie, un recipiente con acqua calda a 100 °C, permetteva di avere una fonte di calore irraggiato unicamente sotto forma di radiazione infrarossa. Inoltre, al posto del solo uso di termometri, Tyndall rilevò l’assorbimento di radiazione infrarossa da parte dei gas con il sofisticato spettrometro differenziale, mediante il quale ottenne misurazioni più sensibili e precise. E si sa che in ambito scientifico il rigore e la precisione nelle misurazioni sperimentali hanno il loro peso sul credito che poi questi esperimenti vanno a determinare.
Problemi geografici
Tyndall ebbe più chance di far conoscere le sue ricerche, in quanto si formò nelle più prestigiose università europee e, dopo il dottorato all’Università di Marburg, collaborò a Berlino e Londra con i più noti fisici dell’epoca. Poteva avvalersi dei contatti costruiti e della sua stessa notorietà per far in modo che le sue pubblicazioni fossero riconosciute a livello internazionale.
Foote nacque invece nell’America di metà ‘800. Lo studio della fisica era ancora piuttosto arretrato e pochi erano i ricercatori scientifici attivi con un livello di preparazione paragonabile a chi si era formato nel Regno Unito o in Europa. Non esisteva quindi, una comunità accademica dedicata alla fisica riconosciuta anche in Europa, ma non solo, la formazione stessa di comunità nazionali di ricercatori scientifici americani era appena agli albori. Se a questo aggiungiamo che Foote non faceva nemmeno parte dell’ambiente accademico, si capisce come i suoi esperimenti ebbero scarsa risonanza tanto negli Stati Uniti quanto in Europa.
Non si sa neppure se lo stesso Tyndall ne fosse al corrente. Ma è più facile credere di no. Per due motivi. Una sua voluta omissione, in un mondo scientifico competitivo, avrebbe comportato rischi non indifferenti per la sua reputazione in ambito accademico. Inoltre, se avesse saputo dei risultati di Foote non avrebbe “perso tempo”. Avrebbe condotto i suoi esperimenti partendo subito da anidride carbonica e vapore acqueo, che avevano fornito i risultati più interessanti. Invece, egli sperimentò inizialmente aria secca, ossigeno, idrogeno e azoto mentre anidride carbonica e vapore acqueo furono presi in esame in una seconda fase.
Basti pensare che oltre a Foote e Tyndall, Magnus e Rudolf Franz si dedicarono, in contemporanea, a ricerche simili sull’azione del calore sui gas. Ma nessuno, né loro né i fisici più autorevoli d’oltreoceano fanno in qualche modo riferimento all’esperimento di Foote in corrispondenze, diari o pubblicazioni.
Problemi sociali
Infine, anche se Tyndall avesse letto l’articolo di Foote sull’American Journal of Science and Arts (che comunque arrivò presso la Royal Institution e in altre sedi europee) probabilmente lo avrebbe saltato a piè pari solo per il nome dell’autore. Non perché appartenesse ad un dilettante della materia ma perché donna. Tyndall credeva che le donne avessero minori capacità degli uomini nella ricerca scientifica creativa. Allo stesso tempo era un grande fan di scienziate come Mary Somerville, e chiedesse spesso, alle mogli dei colleghi, di leggere e commentare i suoi scritti. L’atteggiamento di Tyndall, per quanto discutibile, rispecchia in pieno il maschilismo ipocrita che aleggiava nella cultura ottocentesca. Basti pensare che la maggior parte delle società scientifiche escludevano le donne per principio, sia in Europa che in America.
La stessa Eunice nel 1856 e nel 1857 presentò due suoi articoli all’American Association for the Advancement of Science (AAAS) ma non le fu permesso di esporre personalmente il lavoro in quanto non riconosciuta come membro dell’Associazione perché donna. Per quanto riguarda lo studio della fisica, saranno appena 16, in tutto il 1800, gli articoli firmati da donne in America. Solo due prima del 1889, che saranno proprio i lavori di Eunice Foote descritti in precedenza.
Scienziata e guerriera
Il caso di Eunice Newton Foote, oltre alla meschinità degli ambienti ottocenteschi, mostra una donna in grado di convogliare in sé sia il cuore d’ambra di guerriero sia la mente brillante di scienziato.
Foote riuscì in un’impresa che allora non era riuscita a nessun scienziato del tempo. E lo fece in modo sorprendente! Non da un laboratorio di qualche Istituto europeo, al quale non avrebbe potuto accedere, ma da casa sua, con apparecchiature semplici e casalinghe. Il suo esperimento, letto tra le righe, ci dice molto, non solo dell’effetto serra ma anche della mente creativa e investigativa di Foote.
Scienziata per un po’, guerriera una vita! Perché nonostante finì per appendere al chiodo la carriera scientifica, fino alla morte non smise mai di lottare per i diritti delle donne e contro la società discriminante e misogina alla quale non si arrese mai.
Fonti
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