Experimentos de la Universidad de Umeå muestran que una sola congelación reorganiza la ferrihidrita y condiciona durante meses su transformación
Redactor: Raúl Méndez C.
Editor: Karem Díaz S.
Una investigación dirigida por la Universidad de Umeå, en Suecia, descubrió que pocos minutos de congelación y descongelación pueden alterar de manera persistente la ferrihidrita, un mineral de hierro altamente reactivo presente en suelos fríos, permafrost, glaciares y sedimentos. El hallazgo revela que el hielo funciona como un agente geoquímico capaz de modificar procesos relacionados con los nutrientes, los contaminantes y el carbono orgánico.
El estudio, publicado en la revista Science, muestra que un único ciclo de congelación puede reorganizar las diminutas partículas de ferrihidrita y cambiar la ruta que siguen durante los meses posteriores. Este comportamiento resulta relevante porque el calentamiento climático está modificando la frecuencia y la distribución geográfica de los ciclos de congelación y deshielo.
Una transformación que comienza durante la congelación
La ferrihidrita está formada por partículas de óxido de hierro de apenas unos nanómetros. Su estructura poco ordenada y su amplia superficie permiten que retenga nutrientes, materia orgánica y diversas sustancias presentes en el agua o el suelo. Sin embargo, esa elevada reactividad disminuye cuando el mineral evoluciona hacia formas más cristalinas.
Los experimentos indicaron que la congelación concentra los componentes disueltos en las pequeñas zonas donde todavía permanece agua líquida. Al mismo tiempo, el avance del hielo extrae parte del agua que rodea las nanopartículas y las comprime hasta formar agregados de tamaño micrométrico.
Estas agrupaciones no se desintegraron completamente después del deshielo. Los investigadores encontraron evidencias de enlaces químicos y puentes de hidrógeno entre sus componentes, una organización que mantuvo la identidad de las nanopartículas, pero modificó su comportamiento posterior.
El resultado complementa investigaciones anteriores sobre cómo el hielo puede acelerar la disolución del hierro en ambientes fríos. Mientras aquellos trabajos examinaron la liberación del elemento, el nuevo estudio se concentra en la reorganización física y química de uno de sus minerales más reactivos.
La ferrihidrita tomó una ruta distinta después del deshielo
En condiciones acuosas sin congelación, la ferrihidrita puede transformarse mediante procesos de disolución y nueva precipitación. El ciclo de hielo analizado redujo esa vía y favoreció una transformación en estado sólido hacia hematita, en lugar de la formación predominante de goethita.
Esta desviación es importante porque cada mineral presenta una estabilidad y una capacidad de reacción diferentes. La forma final del hierro influye en la retención o liberación de otros compuestos y, por tanto, en su disponibilidad para los microorganismos y los ecosistemas acuáticos.
Según el trabajo, una exposición al hielo de apenas unos minutos fue suficiente para condicionar la evolución del material durante meses de envejecimiento en agua. Jean-François Boily, profesor del Departamento de Química de la Universidad de Umeå y responsable de la investigación, describió al hielo como un reactor geoquímico activo, no como un simple medio que conserva inmóviles los materiales.
Implicaciones para el permafrost y los océanos polares
La ferrihidrita es frecuente en sedimentos glaciares, témpanos, suelos sometidos a heladas y terrenos de permafrost. En esos ambientes puede retener carbono orgánico o transportar hierro hacia ríos y océanos, donde este elemento funciona como nutriente para distintos organismos.
El comportamiento descubierto podría ayudar a mejorar las representaciones de estos procesos en modelos ambientales. No obstante, los resultados describen un mecanismo experimental y no permiten calcular por sí solos cuánto carbono o hierro será movilizado en cada ecosistema, ya que el efecto también depende de la composición del agua, la temperatura, el número de ciclos y las características del suelo.
Los cambios en el terreno congelado ya están alterando otros flujos ambientales. Estudios recientes han mostrado que el deshielo acelera la erosión y el transporte de materiales en ríos del Ártico canadiense, mientras que la llamada cortina cero mantiene temporalmente el suelo cercano al punto de congelación y prolonga la actividad de algunos procesos biológicos y químicos.
También se ha documentado que el deshielo activa comunidades microbianas vinculadas con la liberación de carbono. La transformación de los minerales de hierro puede intervenir en ese contexto porque la ferrihidrita ayuda a estabilizar materia orgánica mientras conserva su elevada reactividad.
El calentamiento modifica el papel geoquímico del hielo
El aumento de las temperaturas no produce el mismo efecto en todas las regiones frías. En algunos lugares reduce la duración de la cubierta congelada, mientras que en zonas de transición puede aumentar los episodios en los que el suelo atraviesa repetidamente el punto de congelación. También puede llevar estos ciclos a territorios donde antes eran menos frecuentes.
Por esa razón, los autores consideran necesario incorporar la acción directa del hielo al estudiar el destino de los minerales, los nutrientes y el carbono. El nuevo mecanismo señala que la historia térmica de una partícula de ferrihidrita puede ser tan importante como las condiciones químicas que encuentra después del deshielo.
Los próximos análisis deberán determinar cómo cambia el proceso en suelos naturales, sedimentos y aguas con distintas concentraciones de sales y materia orgánica. Esa información permitirá establecer hasta qué punto las transformaciones observadas en laboratorio regulan el transporte de hierro hacia los océanos y el almacenamiento de carbono en terrenos congelados.
Fuentes referenciales:
Phys.org
Universidad de Umeå
Science
