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Ciencia

¿Qué pasó con el permafrost de la tierra?


Casi una cuarta parte de la tierra del hemisferio norte, unos 15 millones de kilómetros cuadrados, está cubierta de permafrost, es decir, suelo, sedimentos y rocas que permanecen congelados durante años.

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El permafrost de la Tierra cambió a un estado más estable en los últimos 400 mil años y ha sido menos susceptible al deshielo desde entonces, por lo que podría contener más carbono del esperado.

Es la conclusión de nuevo estudio realizado por investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) en depósitos hallados en cuevas de Canadá, publicado en la revista ‘Science Advances’.

Casi una cuarta parte de la tierra del hemisferio norte, unos 15 millones de kilómetros cuadrados, está cubierta de permafrost, es decir, suelo, sedimentos y rocas que permanecen congelados durante años. Hay grandes extensiones de permafrost en Alaska, Siberia y el Ártico canadiense, donde las persistentes temperaturas de congelación han mantenido el carbono, en forma de trozos de plantas y animales en descomposición, encerrado en el suelo.

Los científicos calculan que hay más de 1 mil 400 gigatoneladas de carbono atrapadas en el permafrost de la Tierra. A medida que las temperaturas globales aumentan y el permafrost se descongela, esta reserva congelada podría escapar a la atmósfera en forma de dióxido de carbono y metano, amplificando significativamente el cambio climático. Sin embargo, se sabe poco sobre la estabilidad del permafrost, hoy o en el pasado.

Ahora, geólogos del MIT y del Boston College, entre otros, han reconstruido la historia del permafrost en los últimos 1,5 millones de años. Los investigadores analizaron depósitos de cuevas en lugares del oeste de Canadá y encontraron pruebas de que, entre 1,5 millones y 400 mil años atrás, el permafrost era propenso a descongelarse, incluso en las altas latitudes del Ártico. Desde entonces, sin embargo, el deshielo del permafrost se ha limitado a las regiones subárticas.

Los resultados sugieren que el permafrost del planeta pasó a un estado más estable en los últimos 400 mil años, y que desde entonces es menos susceptible de descongelarse. En este estado más estable, el permafrost probablemente ha retenido gran parte del carbono que ha acumulado durante este tiempo, teniendo pocas oportunidades de liberarlo gradualmente.

“La estabilidad de los últimos 400 mil años puede jugar en contra nuestra, ya que ha permitido que el carbono se acumule de forma constante en el permafrost durante este tiempo. El deshielo actual podría provocar una liberación de carbono a la atmósfera mucho mayor que en el pasado”, afirma en un comunicado David McGee, coautor del estudio y profesor asociado del Departamento de Ciencias de la Tierra, la Atmósfera y el Planeta del MIT.

Los periodos de calentamiento del pasado se consideran periodos interglaciares, o periodos entre edades de hielo globales. Estos períodos geológicamente breves pueden calentar el permafrost lo suficiente como para que se descongele.

Los signos del antiguo deshielo del permafrost pueden verse en las estalagmitas y otros depósitos minerales que quedan cuando el agua se desplaza por el suelo y entra en las cuevas. Estas cuevas, sobre todo en las altas latitudes del Ártico, suelen ser remotas y de difícil acceso, por lo que se sabe poco sobre la historia del permafrost y su estabilidad en el pasado en climas cálidos.

Sin embargo, en 2013, los investigadores de la Universidad de Oxford pudieron tomar muestras de depósitos de cuevas de algunos lugares de Siberia; su análisis sugirió que el deshielo del permafrost era generalizado en toda Siberia antes de hace 400 mil años. Desde entonces, los resultados mostraron un rango muy reducido de deshielo del permafrost.

Jeremy Shakun y Nicole Biller-Celander, del Boston College, se preguntaron si la tendencia hacia un permafrost más estable era global, y trataron de realizar estudios similares en Canadá para reconstruir la historia del permafrost allí.

Para ello, se pusieron en contacto con los científicos pioneros de las cuevas, Bernard Lauriol, de la Universidad de Ottawa, y Derek Ford, de la Universidad McMaster, en Canadá, que les proporcionaron muestras de depósitos de cuevas que habían recogido a lo largo de los años en tres regiones distintas de permafrost: el sur de las Rocosas canadienses, el Parque Nacional de Nahanni, en los Territorios del Noroeste, y el norte del Yukón.

En total, el equipo obtuvo 74 muestras de espeleotemas, o secciones de estalagmitas, estalactitas y piedras de flujo, de al menos cinco cuevas de cada región, que representaban varias profundidades de cuevas, geometrías e historias glaciales. Cada cueva analizada estaba situada en laderas expuestas que probablemente fueron las primeras partes del paisaje de permafrost en descongelarse con el calentamiento.

Las muestras se enviaron por avión al MIT, donde McGee y su laboratorio utilizaron técnicas precisas de geocronología para determinar la edad de las capas de cada muestra, cada una de las cuales refleja un periodo de deshielo del permafrost.

“Cada espeleotema se depositó a lo largo del tiempo como conos de tráfico apilados –explica McGee–. Empezamos por las capas más externas y jóvenes para datar el momento más reciente en que se descongeló el permafrost”.

McGee y sus colegas utilizaron técnicas de geocronología de uranio/torio para datar las capas de cada espeleotema. La técnica de datación se basa en el proceso de desintegración natural del uranio a su isótopo hijo, el torio 230, y en el hecho de que el uranio es soluble en agua, mientras que el torio no lo es.

“En las rocas de la cueva, a medida que las aguas se filtran, acumulan uranio y dejan torio –explica–. Una vez que esa agua llega a la superficie de las estalagmitas y se precipita en el momento cero, se tiene uranio y no torio. Luego, gradualmente, el uranio se descompone y produce torio”.

El equipo extrajo pequeñas cantidades de cada muestra y las disolvió mediante varios pasos químicos para aislar el uranio y el torio. A continuación, pasaron los dos elementos por un espectrómetro de masas para medir sus cantidades, cuya proporción utilizaron para calcular la edad de una capa determinada.

A partir de su análisis, los investigadores observaron que las muestras recogidas en el Yukón y en los lugares más septentrionales tenían muestras de una antigüedad no inferior a 400 mil años, lo que sugiere que el deshielo del permafrost no se ha producido en esos lugares desde entonces.

“Es posible que haya habido algún deshielo superficial, pero en términos de descongelación de toda la roca por encima de la cueva, eso no ha ocurrido en los últimos 400 mil años, y era mucho más común antes de eso”, dice McGee.

Los resultados sugieren que el permafrost de la Tierra era mucho menos estable antes de hace 400 mil años y era más propenso a descongelarse, incluso durante los períodos interglaciares en los que los niveles de temperatura y de dióxido de carbono atmosférico estaban a la par con los niveles modernos, como han demostrado otros trabajos.

“Ver esta evidencia de un Ártico mucho menos estable antes de hace 400 mil años, sugiere que incluso bajo condiciones similares, el Ártico puede ser un lugar muy diferente –dice McGee–. Me plantea preguntas sobre qué hizo que el Ártico pasara a esta condición más estable, y qué puede hacer que salga de ella”.

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