"Buttarsi e fare il salto"

Fuori è cupo. Nuvole grigie coprono il cielo. Un vento impetuoso attraversa l'asfalto. Arruffa le cime degli alberi e i cespugli e fa vorticare spesse gocce di pioggia. Nadia Shardt, vestita di nero, con una coda di cavallo marrone e una maschera facciale azzurra, aspetta davanti all'ingresso dell'edificio del CHN. Qui si trova l'Istituto per l'atmosfera e il clima, dove la 27enne canadese conduce ricerche nel gruppo di fisica dell'atmosfera di Ulrike Lohmann.

Nuvola da un chip

Il laboratorio di Shardt, al piano terra, è raggiungibile in pochi passi. Qui c'è silenzio: le tende sono chiuse, il tempo è escluso. Tuttavia, l'attenzione è rivolta alle nuvole e alle precipitazioni: Shardt sta studiando come le gocce d'acqua nelle nuvole si trasformano in ghiaccio.

Insieme a Florin Isenrich, dottorando presso l'Istituto di ingegneria chimica e bioingegneria, il postdoc ha sviluppato un nuovo apparecchio per questo scopo. Il suo nome è "Cloud from a Chip". Shadt mostra con entusiasmo il chip. All'esterno, assomiglia a uno spesso vetrino da microscopio, cioè a una piccola lastra di vetro per microscopia che si adatta facilmente al palmo di una mano. Al suo interno, grazie a un minuscolo sistema di canali avvolgenti, è possibile produrre gocce d'acqua con un diametro di circa 75 micrometri. Questo corrisponde all'incirca allo spessore di un capello umano e al diametro delle gocce d'acqua nelle nuvole.

Acqua superfredda

Le minuscole gocce sono incorporate nell'olio e allineate in modo ordinato. Shardt incanala l'intera emulsione acqua-olio in sottili tubi di plastica. Disposti in parallelo, questi tubi creano una sorta di mini-nuvola artificiale, che la ricercatrice può raffreddare gradualmente con l'aiuto di un'unità di raffreddamento da lei stessa sviluppata. "Le gocce di acqua pura di queste dimensioni si trasformano in ghiaccio solo a circa -35 gradi Celsius", spiega la ricercatrice. Prima di allora sono letteralmente gelate, ma non cristallizzano. Il termine tecnico è "superraffreddamento".

Nel campo nero del microscopio, Shardt può osservare circa 300 gocce che si congelano contemporaneamente. Una fotocamera scatta continuamente immagini. "Se si formano cristalli di ghiaccio, appaiono come punti bianchi", spiega l'ingegnere chimico. L'analisi è attualmente solo semiautomatica e la qualità delle immagini può ancora essere migliorata, ma l'approccio sperimentale funziona: "I risultati sono coerenti con quelli di vecchie pubblicazioni", afferma Shardt.

Il desiderio di sperimentare

"? stata una grande esperienza sviluppare un intero apparato da zero", dice lo scienziato. "Non avrei mai pensato che mi sarebbe servito così tanto di ciò che ho imparato durante i miei studi di ingegneria chimica".

Durante gli studi di dottorato, Shardt si è specializzata in termodinamica. ? particolarmente interessata alle transizioni di fase. Nella sua tesi di dottorato, si è concentrata su questioni teoriche e dati tratti dalla letteratura. Per ampliare i suoi orizzonti, ha poi voluto familiarizzare con il lato sperimentale della ricerca e "sviluppare esperimenti e generare dati da sola".

Processo rilevante per il clima

? esattamente quello che sta facendo ora con il nuovo apparecchio. "Sono interessata a capire in che modo le diverse particelle di polvere presenti in atmosfera influenzano la formazione del ghiaccio nelle nuvole". La polvere agisce come i cosiddetti nuclei di cristallizzazione che innescano la formazione dei cristalli di ghiaccio. La scienziata sta quindi pianificando esperimenti in cui aggiungerà polveri minerali, come i silicati, alle gocce d'acqua. Inizialmente singolarmente e poi in miscele ben definite. I suoi risultati dovrebbero contribuire a migliorare i modelli climatici e quindi consentire previsioni più precise. "? solo un piccolo dettaglio", dice il postdoc. "Ma può essere importante".

Nell'atmosfera, la transizione dall'acqua al ghiaccio, che si forma sui nuclei di cristallizzazione, avviene ad altitudini medio-basse a temperature inferiori a zero gradi Celsius. Il processo è rilevante per il tempo e il clima. Perché: "La formazione del ghiaccio modifica le proprietà delle nuvole. Ad esempio, la quantità di luce solare che lasciano passare o la quantità di radiazione termica che trattengono dalla superficie terrestre", spiega Shardt. "O la loro tendenza a precipitare".

(Quasi) sopra le nuvole

Ci dirigiamo all'ultimo piano dell'edificio per il resto della discussione. Dalla sala riunioni, con una delle viste più belle di tutta Zurigo, la vista spazia sugli edifici principali dell'ETH e dell'università, sul lago e fino alle Alpi. Il cielo, che qui sembra ampio e alto, ora è mezzo blu, le nuvole sono bianche, soffici e tranquille.

"A volte guardo fuori per avere nuove idee", dice Shardt. Le piace anche dedicare il suo tempo libero a paesaggi ed elementi: Una ripresa in time-lapse che ha realizzato di recente mostra l'?etliberg - e molte nuvole di passaggio. "Mi piace esplorare cose che tutti conoscono nella vita di tutti i giorni", dice.

Cogliere le opportunità

L'ingegnere chimico ha capito di essere interessato alla ricerca durante il Bachelor. Il suo futuro supervisore di dottorato, Janet Elliott, le ha dato l'opportunità di collaborare presto a un progetto di ricerca. Anche questo progetto era incentrato sul ghiaccio, ma al contrario: Shardt faceva parte di un team interdisciplinare che studiava come prevenire la formazione di ghiaccio nei tessuti congelati dei trapianti. Ha potuto pubblicare i suoi risultati e presentarli alle conferenze. Le è stata data l'opportunità di insegnare a studenti più giovani nel secondo anno del suo studio di dottorato, cosa altrimenti insolita in Canada. ? sempre stata aperta a queste sfide. Il suo motto è: "Buttati e buttati e vedi come va".

La fisica dell'atmosfera le è stata insegnata durante gli studi di dottorato all'Università di Alberta, in Canada. "Ho pensato che sarebbe stato un argomento interessante per il mio postdoc", ricorda Shardt. E una buona opportunità per applicare la sua esperienza in termodinamica. Ha scoperto che l'ETH di Zurigo è leader in questo campo e ha contattato Ulrike Lohmann. "Per vedere cosa è possibile", e la cosa ha funzionato. Il post-dottorato è finanziato dai fondi del gruppo, da una borsa di studio canadese e da una borsa di studio dell'ETH.

La cattedra come obiettivo

L'obiettivo di Nadia Shardt è una cattedra. Una cattedra che le permetta di "applicare la termodinamica a sistemi rilevanti". Vorrebbe continuare a lavorare sui sistemi dell'atmosfera. Perché: "Quanto meglio comprendiamo ciò che accade nell'atmosfera, tanto meglio possiamo prevedere il clima, e quindi prendere decisioni più informate e trovare soluzioni migliori", dice. E lei vorrebbe contribuire a questo.

Come a sottolineare l'importanza della ricerca sull'atmosfera e sul clima, alla fine della conferenza il tempo è cambiato di nuovo: della magnifica vista non è rimasto quasi nulla. Vento e pioggia sferzano le vetrate della sala riunioni. Sembra di guardare in una lavatrice gigante. Ma la pioggia è finita con la stessa rapidità con cui è arrivata. Quando si esce dall'edificio, il cielo è di nuovo blu.