¿Puede caer nieve en el océano e influir en el clima de todo el planeta? Resulta que sí.
por la Universidad de Varsovia
Una investigación realizada por científicos de la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia, publicada en la revista Journal of Fluid Mechanics , nos ayuda a comprender cómo las microscópicas partículas de materia orgánica muerta chocan y se hunden en las profundidades del océano, transportando enormes cantidades de carbono y afectando el ritmo del calentamiento global.
En las aguas de los océanos del mundo, partículas de materia orgánica muerta se hunden constantemente. Debido a sus intrincadas formas, que recuerdan a los copos de nieve, estas partículas se conocen como nieve marina. Su descenso al fondo marino transporta grandes cantidades de carbono desde la superficie del océano (donde se disuelve el dióxido de carbono atmosférico) hacia las profundidades. Este es uno de los fenómenos críticos que controlan el ciclo del carbono en la atmósfera y, por consiguiente, el proceso de calentamiento global. La cantidad de carbono que finalmente se deposita en el fondo depende de la dinámica de la sedimentación, que aún no se comprende del todo.
Al caer, estos «copos de nieve» a veces se adhieren entre sí , lo que afecta su velocidad de hundimiento. La pregunta fundamental para evaluar el impacto de este fenómeno en las velocidades de hundimiento es: ¿Con qué frecuencia ocurren estas colisiones? Hasta ahora, las respuestas se limitaban a situaciones específicas y simplificadas, y la aplicabilidad de estas aproximaciones no estaba claramente definida. La nueva investigación demuestra cómo conciliar los modelos existentes y permite una determinación más precisa de la frecuencia de colisión, lo que facilitará una mejor investigación sobre el papel de la agregación en los procesos de deposición de carbono oceánico.
Los autores verificaron modelos teóricos utilizados previamente en oceanografía y ecología marina. Según sus hallazgos, los copos de nieve pueden colisionar de dos maneras: mediante el movimiento browniano —movimiento aleatorio de partículas dentro del medio— y mediante el arrastre directo de partículas más pequeñas y lentas por partículas más grandes y rápidas. Si solo uno de estos mecanismos predomina, el número de colisiones es fácil de determinar. Sin embargo, en la nieve marina real, ambos mecanismos intervienen. Conciliar los enfoques de diferentes campos ha sido, hasta ahora, un reto para los investigadores.
El análisis completo se realiza mediante simulaciones por ordenador que consideran simultáneamente ambos mecanismos de colisión. La frecuencia de las colisiones depende entonces del tamaño de ambas partículas, su velocidad de sedimentación relativa y el coeficiente de difusión. Los resultados confirmaron que, para determinar correctamente la frecuencia de colisión, es esencial considerar ambos mecanismos: la dispersión difusiva de partículas pequeñas y la captura directa durante el descenso. Utilizar solo uno de ellos para el modelado, según el paradigma actual, puede resultar en una subestimación de la frecuencia de colisión de hasta cien veces.
«Investigamos la validez del único método existente para combinar ambos fenómenos, que consiste en sumar las frecuencias de colisión», explica Jan Turczynowicz, estudiante de la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia y autor principal del artículo. «Este método arroja un error que no supera el 20 %. En la práctica, con las complejas mediciones oceanográficas, este es un resultado satisfactorio. Sin embargo, no es exacto y pone en entredicho la práctica generalizada de sumar las frecuencias de mecanismos sucesivos, lo que puede generar errores mucho mayores».
Tras determinar los límites de aplicabilidad de las colisiones brownianas frente a las que resultan directamente de la sedimentación, fue posible examinar cuándo un mecanismo determinado comienza a predominar. Curiosamente, los cálculos mostraron que el límite entre los mecanismos de colisión dominantes casi coincide con la distinción convencional entre picoplancton y nanoplancton utilizada en las ciencias biológicas.
A pesar de 50 años de investigación y su importancia para comprender el cambio climático, el fenómeno de la nieve marina aún presenta muchas incógnitas. Esto se debe, en parte, a que los procesos relevantes se producen en un amplio rango de tamaños y densidades de partículas. Las consideraciones teóricas del equipo proporcionan una descripción más precisa que tiene en cuenta los diferentes regímenes de estos fenómenos.
Detalles de la publicación
Jan Turczynowicz et al., Uniendo la advección y la difusión en la dinámica de encuentro de la nieve marina sedimentada, Journal of Fluid Mechanics (2026). DOI: 10.1017/jfm.2026.11282
