El análisis de sedimentos del Rockall Plateau revela que la interacción entre hielo y roca volcánica modificó repetidamente la señal isotópica del agua marina
Redactor: Luis Ortega
Editor: Eduardo Schmitz
La expansión y el retroceso de la capa de hielo de Islandia alteraron repetidamente la química del Atlántico Norte durante los últimos 230.000 años, según una investigación dirigida por científicos del Instituto de Física Ambiental de la Universidad de Heidelberg, en Alemania.
El equipo examinó núcleos de sedimentos extraídos del Rockall Plateau, una meseta submarina situada en el Atlántico nororiental. Los análisis mostraron que la acción de los glaciares sobre las rocas volcánicas islandesas liberó materiales capaces de cambiar la composición isotópica del neodimio disuelto en el océano.
Los resultados, publicados en la revista Science Advances, tienen implicaciones para la reconstrucción de la circulación oceánica antigua. La investigación indica que las señales químicas utilizadas como indicadores de diferentes masas de agua no permanecieron tan constantes como se suponía durante los períodos glaciales.
El neodimio conserva una huella de las rocas
El neodimio es un elemento de tierras raras presente en pequeñas concentraciones en el agua marina. La relación entre sus isótopos neodimio-143 y neodimio-144 varía según la composición y la antigüedad de las rocas con las que el agua ha interactuado.
Los científicos utilizan esta relación como una huella geoquímica para estudiar el origen de las masas de agua y reconstruir los cambios de la circulación oceánica en el pasado. El método parte de que distintas regiones geológicas aportan firmas isotópicas diferenciadas al océano.
En muchos estudios paleoceanográficos se ha asumido que esas firmas regionales permanecen relativamente estables durante largos períodos. El nuevo trabajo muestra que la influencia de Islandia pudo modificar sustancialmente la señal del Atlántico Norte durante los ciclos glaciales e interglaciales.
Las reconstrucciones del pasado oceánico también dependen de comprender cómo se desplazan las grandes corrientes. Una investigación sobre el desplazamiento de la Corriente del Golfo hace 12.900 años mostró que los cambios de posición de una masa de agua pueden alterar las condiciones ambientales y los ecosistemas de extensas regiones del Atlántico.
Los glaciares trituraron el basalto volcánico
Islandia está formada principalmente por rocas basálticas relacionadas con una intensa actividad volcánica. Cuando la capa de hielo avanzó durante las etapas frías, el movimiento glaciar erosionó ese lecho rocoso y produjo grandes cantidades de polvo mineral fino.
El material recién triturado presentaba una superficie reactiva elevada. Al llegar al Atlántico Norte, parte del polvo volcánico se disolvió y liberó neodimio con una señal radiogénica característica, enriquecida relativamente en el isótopo neodimio-143.
Esta interacción demuestra que el hielo no solo respondió a las variaciones climáticas, sino que también intervino en un proceso de meteorización capaz de modificar la composición química del agua. La capa glaciar actuó como una enorme herramienta erosiva sobre el sustrato volcánico islandés.
La relación entre actividad geológica e hielo aparece en otros contextos del norte polar. Los análisis sobre el volcanismo bajo regiones cubiertas de hielo en el Ártico muestran que los sistemas volcánicos y glaciares pueden interactuar mediante mecanismos térmicos, físicos y geoquímicos diferentes.
Los sedimentos registraron el ritmo de las glaciaciones
Los investigadores trabajaron con material del sitio 982 del Ocean Drilling Program, localizado en el Rockall Plateau. Los sedimentos acumulados en el fondo marino conservaron información sobre la química de las aguas superiores del Atlántico Norte durante sucesivos períodos fríos y cálidos.
El análisis reveló que las masas de agua presentaban una señal de neodimio considerablemente más radiogénica durante los máximos glaciales que durante los intervalos interglaciales cálidos. Las variaciones coincidieron estrechamente con los cambios del volumen de la capa de hielo islandesa.
Antao Xu, integrante del grupo de investigación sobre archivos ambientales de la Universidad de Heidelberg, señaló que la señal isotópica siguió de cerca el ritmo de las edades de hielo. El patrón respalda la hipótesis de que la dinámica glaciar de Islandia impulsó las modificaciones químicas observadas.
Los sedimentos marinos pueden registrar transformaciones que no son visibles mediante observaciones modernas. Un estudio sobre la reorganización del Mediterráneo oriental por una antigua descarga del mar Negro también utilizó evidencias sedimentarias para reconstruir cambios en la salinidad, la circulación profunda y la acumulación de materia orgánica.
Un modelo reprodujo los cambios químicos del océano
Para comprobar si el aporte volcánico podía explicar las mediciones, el equipo desarrolló un modelo de cajas. Esta herramienta simplifica el océano en compartimentos conectados y permite estimar cómo entran, se mezclan y salen diferentes sustancias.
La simulación reprodujo las oscilaciones identificadas en los núcleos sedimentarios. Sin embargo, la respuesta no fue proporcional de manera sencilla al tamaño de la capa de hielo: los cambios químicos alcanzaron su mayor intensidad durante los períodos de glaciación rápida.
Este resultado sugiere que la velocidad de crecimiento y movimiento del hielo fue más determinante que su volumen absoluto. Una expansión rápida habría incrementado la erosión del basalto, la producción de polvo reactivo y el transporte de material hacia el océano.
El modelo no representa cada proceso físico y químico del Atlántico Norte. Su función es evaluar si el mecanismo propuesto puede generar una señal compatible con las observaciones. Por ello, los resultados deben interpretarse junto con los datos sedimentarios y el conocimiento disponible sobre la historia glaciar de Islandia.
Las huellas isotópicas no siempre permanecen estables
La principal consecuencia metodológica es que una variación en los isótopos de neodimio no debe atribuirse automáticamente a un cambio en la circulación oceánica. También puede reflejar una alteración de la fuente geológica que suministra el elemento al agua.
Durante los períodos glaciales, la erosión acelerada del basalto islandés habría transformado la huella química regional. Si ese efecto no se considera, algunas reconstrucciones podrían interpretar como desplazamiento de masas de agua lo que, al menos parcialmente, fue un cambio en el aporte mineral.
Esto no invalida el uso del neodimio como indicador paleoceanográfico. Obliga a evaluar simultáneamente la circulación, la meteorización continental, la actividad volcánica, el transporte de sedimentos y las variaciones de las capas de hielo.
La circulación profunda es uno de los componentes fundamentales del sistema climático. Las investigaciones sobre la disminución del Agua de Fondo Antártica ilustran cómo los cambios en las masas de agua pueden repercutir sobre el transporte global de calor, carbono, oxígeno y nutrientes.
El hierro pudo influir en la productividad marina
La erosión glaciar del basalto no aportó únicamente neodimio. Los investigadores indican que la capa de hielo también reguló el ingreso de micronutrientes, entre ellos el hierro, cuya disponibilidad puede limitar el crecimiento del fitoplancton en determinadas zonas oceánicas.
Un mayor suministro de hierro durante ciertos intervalos glaciales pudo modificar la productividad biológica y el intercambio de carbono entre el océano y la atmósfera. No obstante, el estudio no cuantifica por sí solo la magnitud de esa respuesta ecológica ni demuestra una consecuencia uniforme en todo el Atlántico Norte.
La disponibilidad de nutrientes depende también de la circulación, la luz, la mezcla vertical y la composición de las comunidades marinas. El nuevo hallazgo identifica una conexión que deberá integrarse con otros registros para determinar su influencia dentro del ciclo global del carbono.
La investigación presenta a las capas de hielo de altas latitudes como componentes activos de la química oceánica. Su expansión puede aumentar la erosión y el aporte mineral, mientras su retroceso modifica nuevamente la exposición de las rocas y las rutas mediante las cuales los materiales llegan al mar.
Hielo, volcanismo y océano forman un sistema conectado
El trabajo aporta una reconstrucción de 230.000 años que conecta tres componentes estudiados con frecuencia por separado: la dinámica glaciar, la meteorización de terrenos volcánicos y la composición química del océano.
Los investigadores sostienen que esta relación fue subestimada en las interpretaciones anteriores del Atlántico Norte. Incorporarla permitirá revisar con mayor precisión cómo cambiaron las masas de agua, los nutrientes y el ciclo del carbono durante las edades de hielo.
Los resultados describen procesos del pasado geológico y no constituyen una proyección directa de lo que ocurrirá con los glaciares islandeses durante el calentamiento actual. Su valor reside en demostrar que una capa de hielo puede transformar activamente el entorno marino y alterar los indicadores empleados para reconstruir la historia del océano.
Fuentes referenciales:
Phys.org
Science Advances
