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¿Por qué estamos buscando productos químicos en el fondo marino para ayudar a predecir el cambio climático?


Escondido incluso en las aguas más claras del océano hay pistas sobre lo que está sucediendo en los mares y el clima a escala global. Pequeñas cantidades de elementos químicos se encuentran en los mares y pueden revelar lo que sucede con las reacciones biológicas y los procesos físicos que tienen lugar en ellos.


por Katharine Hendry y Allyson Tessin


Los investigadores han estado trabajando durante años para comprender exactamente lo que estos oligoelementos nos pueden decir sobre el océano . Esto incluye cómo las algas microscópicas capturan carbono de la atmósfera a través de la fotosíntesis de una manera que produce alimentos para gran parte de la vida marina , y cómo esta captura de carbono y producción biológica están cambiando en respuesta al cambio climático.

Pero ahora los científicos han propuesto que también podrían aprender cómo estos sistemas fueron afectados por el cambio climático hace mucho tiempo al excavar profundamente en el fondo del mar para encontrar el registro sedimentario de oligoelementos pasados. Y comprender el pasado podría ser clave para resolver lo que sucederá en el futuro.

Los oligoelementos pueden enseñarnos una cantidad asombrosa sobre los océanos. Por ejemplo, las concentraciones de zinc en el océano se asemejan notablemente a las propiedades físicas de las aguas profundas que mueven grandes cantidades de calor y nutrientes alrededor del planeta a través de la «cinta transportadora oceánica». Este notable vínculo entre el zinc y la circulación oceánica apenas comienza a entenderse a través de observaciones de alta resolución y estudios de modelado.

¿Por qué estamos buscando productos químicos en el fondo marino para ayudar a predecir el cambio climático?
Concentraciones de zinc disuelto en los océanos. Crédito: Reiner Schlitzer, datos de eGEOTRACES., Autor proporcionado

Algunos oligoelementos, como el hierro, son esenciales para la vida, y otros, como el bario y el neodimio, revelan información importante sobre la productividad biológica de las algas. Los diferentes isótopos de estos elementos (variantes con diferentes masas atómicas) pueden arrojar luz sobre los tipos y las tasas de reacciones químicas y biológicas que ocurren.

Muchos de estos elementos solo se encuentran en cantidades muy pequeñas. Pero en los últimos años, un ambicioso proyecto internacional llamado GEOTRACES ha estado utilizando métodos tecnológicos y analíticos de vanguardia para muestrear y analizar oligoelementos y comprender la química del océano moderno en detalles sin precedentes. Esto nos proporciona la imagen más completa hasta la fecha de cómo los nutrientes y el carbono se mueven alrededor de los océanos y cómo impactan en la producción biológica .

Fábricas de carbono

La producción biológica es una red enmarañada de diferentes procesos y ciclos. La producción primaria es la cantidad de carbono convertida en materia orgánica por las algas. La producción neta de exportación se refiere a la pequeña fracción de este carbono unido a la materia orgánica que no termina siendo utilizado por los microbios como alimento y se hunde en las profundidades. Una porción aún más pequeña de este carbono eventualmente se almacenará en sedimentos en el fondo del océano.

¿Por qué estamos buscando productos químicos en el fondo marino para ayudar a predecir el cambio climático?
Muestreo del fondo marino. Crédito: Micha Rijkenberg, autor proporcionado

Además de carbono, estas algas capturan y almacenan una variedad de oligoelementos en su materia orgánica. Entonces, al utilizar toda la información química disponible, podemos obtener una visión completa de cómo crecen, se hunden y se entierran las algas en los océanos. Y al observar cómo se integran los diferentes metales e isótopos en capas antiguas de roca sedimentaria, podemos reconstruir estos cambios a través del tiempo.

Esto significa que podemos usar estos archivos sedimentarios como registros proxy del uso de nutrientes y la producción primaria neta, o la producción de exportación, o las tasas de hundimiento. Esto debería permitirnos comenzar a responder algunos de los misterios de cómo los océanos se ven afectados por el cambio climático, no solo en la historia relativamente reciente de la Tierra sino también en el tiempo profundo.

Por ejemplo, además de iluminarnos sobre los procesos activos dentro del océano moderno, los científicos han analizado qué isótopos de zinc se encuentran en los fósiles del fondo marino de decenas de miles de años atrás , e incluso en rocas antiguas de hace más de medio billón de años . La esperanza es que puedan usar esta información para reconstruir una imagen de cómo los nutrientes marinos han cambiado a lo largo de la historia geológica.

Pero este trabajo viene con una nota de precaución. Necesitamos unir nuestros conocimientos sobre biogeoquímica moderna con nuestra comprensión de cómo se forman las rocas y cómo se preservan las señales geoquímicas. Esto nos permitirá estar seguros de que podemos hacer interpretaciones robustas de los registros proxy de los fondos marinos prehistóricos.

¿Por qué estamos buscando productos químicos en el fondo marino para ayudar a predecir el cambio climático?
Recolectando las muestras. Crédito: Micha Rijkenberg, autor proporcionado

¿Cómo hacemos para hacer esto? En diciembre de 2018 , los científicos de GEOTRACES se reunieron con miembros de otro proyecto de investigación, PAGES , que son expertos en reconstruir cómo la Tierra ha respondido al cambio climático pasado. Un enfoque que desarrollamos es esencialmente trabajar hacia atrás.

Primero debemos preguntarnos: ¿qué archivos (conchas, granos de sedimentos, materia orgánica) se conservan en los sedimentos marinos? Entonces, ¿cuál de las firmas de metal e isótopos útiles del agua de mar queda encerrada en estos archivos? ¿Podemos verificar, utilizando material de la superficie de los sedimentos de las profundidades marinas, si estos archivos proporcionan información útil y precisa sobre las condiciones oceánicas?

La pregunta también se puede cambiar, lo que nos permite preguntarnos si hay nuevos sistemas de isótopos que aún no se han investigado. Queremos saber si GEOTRACES descubrió patrones interesantes en la química oceánica que podrían ser el comienzo de nuevos proxies. Si es así, podríamos usar estos archivos oceánicos para arrojar luz sobre cómo la absorción de carbono en la materia orgánica marina responde y actúa como retroalimentación sobre el clima en el futuro.

Por ejemplo, ¿un mundo más cálido con más dióxido de carbono aumentará el crecimiento de algas, que luego podrían absorber más de este exceso de CO₂ y ayudar a actuar como un freno para las emisiones de carbono producidas por el hombre? ¿O disminuirá la productividad de las algas, atrapando menos materia orgánica y estimulando un mayor calentamiento atmosférico en el futuro? Todos los secretos podrían estar en el fondo del mar.


Proporcionado por The Conversation

Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lee el artículo original .


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