Investigadores de la Universidad de Manchester, en Reino Unido, utilizaron inteligencia artificial y modelos físicos para cuantificar a escala mundial el movimiento del carbono orgánico disuelto entre el agua de mar y los sedimentos. Los resultados muestran que los minerales del fondo oceánico desempeñan una función importante en su almacenamiento.
Redacción: Redacción Noticias de la Tierra
Editor: Eduardo Schmitz
El fondo de los océanos no es simplemente un depósito donde se acumulan los restos de organismos marinos. También constituye un entorno químicamente activo, capaz de intercambiar carbono con el agua y retener parte de ese elemento mediante su interacción con los minerales. Una investigación dirigida por científicos de la Universidad de Manchester, en Reino Unido, ha logrado cuantificar a escala global varios de estos procesos mediante una combinación de modelos físicos e inteligencia artificial.
El estudio, publicado en septiembre de 2026 en la revista científica The Innovation, calcula que aproximadamente el 11 % del carbono orgánico particulado que llega al fondo marino regresa al agua en forma de carbono orgánico disuelto. Otro 24 % queda retenido mediante procesos de adsorción sobre superficies minerales, según las estimaciones del modelo.
Los investigadores también encontraron que alrededor de la mitad del carbono orgánico presente en la fase sólida del primer metro de los sedimentos marinos podría proceder de carbono previamente disuelto que terminó asociado con minerales.
Estos resultados aportan una nueva perspectiva sobre el papel del lecho oceánico en el ciclo del carbono. Hasta ahora, la complejidad de los procesos químicos y biológicos que ocurren dentro de los sedimentos había dificultado su cuantificación mediante modelos de alcance planetario.
La investigación fue desarrollada por Peyman Babakhani, del Departamento de Ingeniería Civil y Gestión de la Universidad de Manchester, en colaboración con Majid Sedighi. Su principal innovación consiste en utilizar herramientas computacionales capaces de reproducir el comportamiento de modelos ambientales complejos con un costo de cálculo considerablemente menor.
El carbono sigue transformándose después de llegar al fondo marino
Una parte del carbono que circula por los océanos procede de la actividad de organismos fotosintéticos, especialmente el fitoplancton. Estos microorganismos incorporan carbono inorgánico disuelto durante su crecimiento y lo convierten en materia orgánica.
Cuando mueren o son consumidos, una fracción de esa materia puede formar partículas que descienden por la columna de agua.
Este transporte constituye uno de los componentes de la denominada bomba biológica de carbono, un conjunto de procesos mediante los cuales el carbono pasa desde las aguas superficiales hacia regiones más profundas.
Sin embargo, llegar al fondo no significa que todo el carbono quede almacenado de forma permanente.
Los sedimentos contienen microorganismos, agua intersticial y minerales que participan en reacciones capaces de modificar el destino de la materia orgánica.
Una parte puede degradarse, otra transformarse en compuestos disueltos y otra quedar asociada con partículas minerales. También existen intercambios entre el agua que ocupa los poros del sedimento y la columna de agua situada sobre el fondo.
La importancia de estos mecanismos se ha observado en diferentes ambientes. Por ejemplo, los sedimentos del océano Ártico pueden conservar carbono procedente del permafrost, aunque una fracción también es transformada por la actividad microbiana.
El nuevo estudio amplía esta perspectiva desde investigaciones regionales hacia una evaluación global de los intercambios de carbono orgánico disuelto.
La inteligencia artificial permitió superar una limitación de los modelos tradicionales
Para estudiar el comportamiento del carbono dentro de los sedimentos, los científicos utilizan modelos de transporte reactivo. Estas herramientas describen simultáneamente el desplazamiento de sustancias y las reacciones químicas que experimentan.
Su principal dificultad es que deben representar numerosos procesos interconectados, desde el movimiento de los compuestos disueltos hasta su interacción con minerales y microorganismos.
Resolver esas ecuaciones para grandes extensiones del planeta puede requerir enormes recursos computacionales. Además, determinadas combinaciones de condiciones ambientales dificultan la estabilidad numérica de las simulaciones.
El equipo de Manchester abordó este problema mediante modelos de inteligencia artificial entrenados para reproducir los resultados de un modelo mecanicista de transporte reactivo.
Estas herramientas, conocidas como emuladores, aprenden a aproximar la respuesta del modelo físico original ante diferentes condiciones.
Una vez entrenadas, pueden generar estimaciones con mayor rapidez, lo que permite realizar cálculos para numerosos lugares sin ejecutar desde cero el modelo más complejo en cada caso.
La diferencia es importante: la inteligencia artificial no sustituye por completo la descripción física del sistema. Su función consiste en aproximar los resultados de un modelo construido a partir de procesos ambientales conocidos.
De esta manera, los investigadores pudieron extender sus cálculos a una escala que anteriormente resultaba difícil de alcanzar.
Una parte del carbono que llega al sedimento vuelve al agua
Uno de los resultados principales fue la estimación de que el 11 % del carbono orgánico particulado que alcanza el fondo marino retorna al agua oceánica en forma de carbono orgánico disuelto.
El dato pone de manifiesto que el fondo del mar no funciona como una barrera que retiene automáticamente toda la materia orgánica que recibe.
Dentro del sedimento, diversos procesos pueden transformar el material particulado en sustancias solubles capaces de desplazarse por el agua intersticial y regresar a la columna de agua.
Ese intercambio forma parte del reciclaje natural del carbono y puede influir en la disponibilidad de materia orgánica para los microorganismos.
La cifra del 11 % es una estimación global derivada del modelo. No debe interpretarse como una proporción idéntica en todas las regiones oceánicas.
Las características del sedimento, las condiciones químicas y los procesos biológicos varían entre plataformas continentales, fondos profundos y otros ambientes marinos.
Por ello, los resultados ofrecen una referencia mundial que deberá contrastarse y perfeccionarse mediante observaciones adicionales.
Los minerales retienen una proporción importante del carbono
El segundo resultado destacado se relaciona con la capacidad de las superficies minerales para asociarse con el carbono orgánico disuelto.
Según las estimaciones del equipo, una cantidad equivalente al 24 % del carbono orgánico particulado que llega al fondo marino termina retenida mediante adsorción sobre minerales.
La adsorción es un proceso mediante el cual determinadas moléculas se adhieren a la superficie de un material.
En los sedimentos, esta interacción puede modificar la movilidad y la disponibilidad del carbono orgánico, además de influir en su exposición a los procesos de degradación.
Los investigadores estimaron que aproximadamente la mitad del carbono orgánico de la fase sólida presente en el primer metro de sedimentos procede de carbono disuelto que quedó asociado con minerales.
El hallazgo modifica la manera de interpretar el origen de una parte importante del carbono sedimentario.
No todo el material orgánico almacenado en el fondo tiene que haber llegado en forma de partículas que permanecieron intactas después de sedimentar.
Una fracción considerable pudo pasar primero por una fase disuelta antes de incorporarse nuevamente a la materia sólida mediante interacciones con los minerales.
Este mecanismo complementa otras rutas de transporte y almacenamiento. En el mar de Chukchi, por ejemplo, las corrientes oceánicas pueden acelerar el descenso de materia orgánica desde las aguas próximas a la superficie hacia el fondo.
Ambos procesos intervienen en etapas distintas: uno ayuda a explicar cómo llega el carbono al lecho marino y el otro cómo puede transformarse y distribuirse después de alcanzar los sedimentos.
El primer metro de sedimentos contiene información decisiva
La investigación prestó especial atención a la capa superior de los sedimentos marinos, donde ocurren intercambios activos entre el material sólido y el agua.
Esta zona constituye una interfaz importante porque recibe partículas procedentes de la columna de agua y mantiene contacto con los procesos químicos y biológicos del fondo.
La materia orgánica puede experimentar diferentes transformaciones antes de quedar enterrada en capas más profundas.
La disponibilidad de oxígeno, las propiedades de los minerales y la actividad microbiana influyen en esas transformaciones.
El modelo de Manchester proporciona una estimación de la importancia que tiene la asociación entre carbono disuelto y minerales dentro del primer metro sedimentario.
Sin embargo, la presencia de carbono en esa capa no equivale necesariamente a su almacenamiento permanente durante siglos o milenios.
La duración de la retención depende de procesos posteriores, incluidos el enterramiento, la degradación y los cambios ambientales.
Esta distinción también aparece en investigaciones sobre el almacenamiento de materia orgánica en cuencas marinas profundas, donde los científicos subrayan la necesidad de diferenciar la llegada inicial del carbono de su conservación a largo plazo.
El nuevo trabajo no mide directamente cuánto carbono permanecerá enterrado durante un período determinado, sino que cuantifica rutas de intercambio y asociación mineral que influyen en su destino.
Los resultados pueden mejorar los modelos del ciclo global del carbono
El océano desempeña una función fundamental en la regulación climática porque intercambia carbono con la atmósfera y transporta materia orgánica e inorgánica entre diferentes profundidades.
Para comprender ese papel, los científicos necesitan representar no solo lo que ocurre en las aguas superficiales, sino también los procesos que tienen lugar en los sedimentos.
Las nuevas estimaciones permiten incorporar una descripción más detallada de los intercambios de carbono orgánico disuelto entre el fondo y el agua oceánica.
Esto puede resultar útil para investigar cómo cambian los reservorios de carbono cuando se modifican las condiciones ambientales.
También ofrece una herramienta para examinar escenarios relacionados con posibles intervenciones climáticas en el océano, aunque los autores no presentan el modelo como una demostración de que esas estrategias sean eficaces o ambientalmente seguras.
La capacidad de un sedimento para retener carbono depende de múltiples factores y no puede extrapolarse automáticamente a cualquier proyecto de eliminación de dióxido de carbono.
La complejidad de estos intercambios también se observa en los flujos de carbono disuelto de las marismas costeras, donde el transporte lateral puede representar una parte importante del balance de carbono del ecosistema.
El estudio de Manchester incorpora otra pieza a ese panorama al cuantificar el intercambio que ocurre directamente entre los sedimentos marinos y el agua oceánica.
Las estimaciones globales todavía necesitan contrastarse con mediciones
El alcance mundial de la investigación representa una ventaja importante, pero también exige interpretar sus resultados dentro de las limitaciones de la modelización.
Los emuladores de inteligencia artificial reproducen el comportamiento del modelo físico utilizado para entrenarlos. Por tanto, su precisión depende tanto de la calidad del entrenamiento como de la representación de los procesos ambientales incorporados en ese modelo.
Las condiciones reales del fondo oceánico son heterogéneas. La composición mineralógica, la acumulación de materia orgánica y los procesos de transporte pueden cambiar considerablemente entre regiones.
Por esa razón, las cifras globales no sustituyen las mediciones realizadas mediante muestras de sedimentos, análisis químicos y observaciones oceanográficas.
El valor del nuevo enfoque consiste en conectar los conocimientos obtenidos mediante modelos mecanicistas con una capacidad de cálculo que permite examinar procesos a escala planetaria.
La investigación abre así una vía para comparar escenarios, identificar incertidumbres y orientar estudios sobre regiones donde los intercambios de carbono podrían tener especial relevancia.
Una visión más completa del papel climático del fondo oceánico
La principal aportación del trabajo es demostrar que los intercambios entre carbono orgánico disuelto y sedimentos pueden cuantificarse globalmente mediante herramientas computacionales basadas en procesos físicos.
Los resultados indican que el fondo marino participa activamente en la transformación del carbono que recibe: una fracción regresa al agua, mientras otra se asocia con minerales y pasa a formar parte del material sólido sedimentario.
La estimación de que aproximadamente la mitad del carbono orgánico sólido del primer metro puede proceder de carbono previamente disuelto destaca la importancia de una ruta que había sido difícil de representar a escala mundial.
El equipo considera que su metodología puede facilitar futuras investigaciones sobre el comportamiento de los reservorios marinos de carbono frente a los cambios ambientales.
Comprender estos mecanismos permitirá mejorar las estimaciones sobre el destino de la materia orgánica que alcanza el fondo del océano y distinguir con mayor precisión entre el carbono que se recicla, el que se intercambia con el agua y el que puede quedar retenido en los sedimentos.
Fuentes referenciales:
The Innovation — Global cycling of dissolved organic carbon between seawater and sediments quantified using physics-based artificial intelligence (2026)
Universidad de Manchester — Physics-based AI unlocks first global predictions of carbon cycling in ocean sediments, 8 de septiembre de 2026
