Los científicos investigan el pasado antiguo del Gran Cañón para predecir futuros impactos climáticos


Los valles del Gran Cañón y millones de años de capas de roca que abarcan la historia de la Tierra le han valido la designación como una de las Siete Maravillas Naturales del Mundo. 


por Keyonna Summers, Tony Allen, Universidad de Nevada, Las Vegas


Pero, según un nuevo estudio de la UNLV, sus maravillas se extienden a vastos sistemas de cuevas que se encuentran debajo de la superficie, lo que podría contener pistas para comprender mejor el futuro del cambio climático, mediante el estudio del pasado de la naturaleza.

Un equipo de investigación, dirigido por el paleoclimatólogo y profesor de la UNLV, Matthew Lachniet, extrajo una antigua estalagmita del suelo de una cueva intacta del Gran Cañón. Al estudiar la geoquímica de los depósitos minerales, pudieron analizar los patrones de precipitación durante el período de rápido calentamiento posterior a la última Edad de Hielo para mejorar la comprensión sobre el impacto potencial del cambio climático futuro en las lluvias monzónicas de verano en el suroeste de Estados Unidos y el noroeste de México.

Sus hallazgos , publicados el 2 de octubre en Nature Geoscience , revelaron que niveles crecientes de agua se filtraron en la cueva hace entre 8.500 y 14.000 años, durante un período conocido como el Holoceno temprano, cuando las temperaturas aumentaron en toda la región. Utilizando un modelo paleoclimático, los investigadores determinaron que esto probablemente fue causado por la intensificación y expansión de las lluvias de verano derivadas de los impactos atmosféricos en los patrones de circulación del aire que derritieron más rápidamente las capas de nieve del invierno y aceleraron el proceso de evaporación que alimenta las lluvias monzónicas.

Esto es significativo, dicen los autores, porque la mayor parte del agua que actualmente se infiltra a través del lecho de roca y en cuevas y acuíferos (y que contribuye a la recarga del agua subterránea ) proviene del deshielo invernal. Sin embargo, durante el Holoceno temprano, cuando las temperaturas máximas eran sólo ligeramente más cálidas que las actuales, la humedad tanto del verano como del invierno contribuyeron a la recarga de las aguas subterráneas en la región.

Los autores sugieren que el calentamiento futuro, que podría hacer que las temperaturas aumenten por encima de las del Holoceno temprano, también podría conducir a mayores tasas de lluvias de verano en la meseta de Colorado a gran altura y a una intensificación del monzón norteamericano, el patrón de tormentas eléctricas pronunciadas y aumentadas. y precipitaciones que normalmente ocurren entre junio y mediados de septiembre.

Estudio: los científicos investigan el pasado antiguo del gran cañón para predecir futuros impactos climáticos
El profesor de la UNLV, Matthew Lachniet, sostiene una estalagmita recuperada de una cueva del Gran Cañón. Crédito: Laura Sangaila

“Lo sorprendente de nuestros resultados es que durante este último período cálido, tanto el monzón de verano como la infiltración en la cueva aumentaron, lo que sugiere que el verano fue importante para la recarga de agua subterránea del Gran Cañón, aunque hoy no es una temporada importante para la recarga. ” dijo Lachniet, quien personalmente recuperó la estalagmita de una cueva en la Formación Redwall en el borde sur del este del Gran Cañón en 2017. “Aunque todavía esperamos que la región se seque en el futuro, es posible que lluvias de verano más intensas se infiltren en el subsuelo. más que hoy.”

Las estalagmitas son formaciones de cuevas comunes que actúan como antiguos pluviómetros que registran el cambio climático histórico. Crecen a medida que aguas ricas en minerales se filtran a través del suelo y caen desde las puntas de las estalactitas en los techos de las cuevas. Los minerales de calcita de pequeñas gotas de agua se acumulan durante miles de años y, al igual que los anillos de los árboles, registran con precisión el historial de precipitaciones de un área. En el agua se encuentran tres formas naturales de oxígeno y la cantidad de una de ellas disminuye a medida que aumentan las precipitaciones. Esta información queda encerrada en las estalagmitas con el tiempo.

Debido a la clara diferencia en la composición de isótopos de oxígeno entre las precipitaciones de verano e invierno, es posible estimar las contribuciones relativas de cada estación. La variación en el isótopo de uranio-234 y los cambios en el espesor de crecimiento de las estalagmitas dan indicaciones del cambio en la cantidad de precipitación.

“Pudimos validar el registro de oxígeno con los datos de crecimiento, con los datos de isótopos de uranio para confirmar que, de hecho, vemos aumentos significativos en la humedad del verano durante este período cálido, que atribuimos al monzón”, dijo la Universidad de Nueva York. Profesora mexicana Yemane Asmerom. “Desafortunadamente, la humedad efectiva es el equilibrio entre la precipitación y la evaporación. A diferencia del clima más templado del Gran Cañón, la parte seca del sur probablemente sea más seca, como resultado del aumento de las temperaturas”.

El equipo de investigación utilizó muestras de estalagmitas para reconstruir las tasas de recarga de aguas subterráneas (o la cantidad de agua que penetra en los acuíferos) en el área del Gran Cañón durante los primeros años del período Holoceno. Es probable que también se hayan producido altas tasas de recarga de aguas subterráneas en otras mesetas de gran elevación de la región, dijeron, aunque no está claro cómo se aplica la actividad a los desiertos más calientes y de baja elevación.

Los científicos investigan el pasado antiguo del Gran Cañón para predecir futuros impactos climáticos
El paleoclimatólogo de la UNLV, Matthew Lachniet, recuperó la estalagmita de una cueva intacta del Gran Cañón en 2017. Crédito: Laura Sangaila

Lo que está claro es que el actual cambio climático causado por el hombre está provocando temperaturas más altas en todo el suroeste de América del Norte, incluida la región del Gran Cañón. Junto con el crecimiento demográfico y las presiones agrícolas, este calentamiento puede reducir la infiltración de agua superficial en los acuíferos subterráneos. Las tasas de recarga de las aguas subterráneas también dependen de la frecuencia y la intensidad de las lluvias de verano asociadas con la temporada de los monzones.

Aunque la infiltración de verano no contribuye significativamente a la recarga de aguas subterráneas en la región en la actualidad, estos últimos hallazgos sugieren que eso podría cambiar en el futuro a medida que el clima se calienta y aumenta la humedad monzónica. Lo que se desconoce es cómo una disminución proyectada en las precipitaciones invernales y la capa de nieve podría afectar las reservas generales de agua subterránea.

Además de Lachniet y Asmerom, colaboraron en el informe los siguientes investigadores: Xiaojing Du y Sylvia G. Dee de la Universidad Rice; Victor Polyak de la Universidad de Nuevo México; y Benjamin W. Tobin de la Universidad de Kentucky.

Más información: Matthew S. Lachniet et al, Recarga elevada de agua subterránea del Gran Cañón durante el cálido Holoceno temprano, Nature Geoscience (2023). DOI: 10.1038/s41561-023-01272-6



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