This is an authorized translation of an Eos article. Esta es una traducción al español autorizada de un artículo de Eos. Traducción de Daniela Navarro (@DanJoNavarro) y edición de Sofía Farías (@sofifariasb)
Muestras de campo provenientes de Alaska muestran cómo la luz solar y el hierro convierten el carbono del permafrost en dióxido de carbono. Los modelos climáticos ignoran este proceso.
Katherine Kornei | 24 de julio de 2020
Excava casi en cualquier lugar a altas latitudes en el norte, y seguramente encontrarás permafrost.
Pero este suelo congelado se está derritiendo a medida que aumentan las temperaturas del Ártico y el carbono que contiene se está escapando a la atmósfera en forma de dióxido de carbono, un importante gas de efecto invernadero. Recientemente, investigadores han estudiado experimentalmente cómo la luz solar desencadena la producción de dióxido de carbono a partir del carbono del permafrost que se ha vertido en lagos y ríos, un proceso que durante mucho tiempo se ha ignorado en los modelos climáticos.
Las estimaciones actuales del calentamiento global a partir de la retroalimentación del carbono del permafrost están sesgadas hacia valores bajos, concluyó el equipo.
No más tiempo encerrado
El permafrost ha estado congelado por mucho más tiempo del que los humanos llevamos en el planeta. Esto es algo bueno porque el permafrost contiene más de un billón de toneladas métricas de carbono orgánico depositado por generaciones de plantas, y todo ese carbono permanece encerrado cuando se congela.
La gran preocupación aquí es qué va a pasar con todo ese carbono orgánico.
“Pero ahora, debido a la actividad humana, está comenzando a descongelarse”, dijo Collin P. Ward, geoquímico acuático de la Institución Oceanográfica Woods Hole en Woods Hole, Massachusetts. “La gran preocupación aquí es qué va a pasar con todo ese carbono orgánico.»
Los efectos del deshielo se extienden más allá del cambio climático: edificios y carreteras en el Ártico también podrían colapsar cuando se derrita el permafrost subyacente.
Microbios y Luz Solar
Una forma en la que el carbono del permafrost se convierte en dióxido de carbono es a través de los microbios: algunas formas de vida microscópicas devoran carbono y respiran dióxido de carbono.
Aunque este proceso microbiano generalmente se tiene en cuenta en los modelos climáticos, se sabe comparativamente poco sobre el carbono del permafrost que se vierte en los lagos y ríos, donde se expone a la luz solar. “Hemos sabido desde hace un tiempo que la luz solar convierte el carbono orgánico en dióxido de carbono, pero el control que rige este proceso se nos ha escapado”, dijo Ward.
Se ha planteado la hipótesis de que esta fotomineralización podría estar controlada por la presencia de hierro, que es abundante en las aguas dulces del Ártico. “Han habido muchos estudios de laboratorio que sugieren que el hierro es un factor clave, pero este es el primero en permitir que la naturaleza nos diga qué es lo que controla este proceso”, dijo Ward.
En 2018, Ward y sus colegas recolectaron cinco muestras de permafrost del norte de Alaska. De vuelta en el laboratorio, descongelaron el permafrost, filtraron los microbios y aislaron el carbono orgánico disuelto y otros componentes, incluido el hierro. Luego expusieron las muestras a diferentes longitudes de onda de luz ultravioleta y visible.
La Luz Visible Gana
En la naturaleza, las tasas más altas de fotomineralización ocurren en presencia de luz visible, calcularon Ward y sus colegas. Dos factores contribuyen a este hallazgo. Primero, la superficie de la Tierra recibe mucha más luz visible que luz ultravioleta. En segundo lugar, el hierro inicia reacciones en longitudes de onda más largas, mostró el equipo. (La luz visible se caracteriza por tener longitudes de onda más largas que la luz ultravioleta).
La dependencia que tiene la fotomineralización con la longitud de onda tiene implicaciones importantes, dijo Ward. Significa que el carbono del permafrost en lagos o ríos profundos todavía es susceptible de convertirse en dióxido de carbono. “A medida que te adentras en la columna de agua, hay menos luz ultravioleta disponible y más luz visible”, dijo Ward.
Más Viejo y Más Efectivo
Los investigadores también determinaron que el carbono más viejo encontrado en el permafrost (varios de miles de años) fue aproximadamente dos veces más eficaz en producir dióxido de carbono que el carbono más joven. El carbono más joven tiene más compuestos con la capacidad de absorber la luz solar, dijo Jenny Bowen, una biogeoquímica de la Universidad de Michigan, pero el carbono del permafrost es mejor para cosechar los beneficios desencadenadores de reacciones del hierro.
Cosas que antes no eran parte de la atmósfera terminan repentinamente en ella.
Esta contribución no contabilizada del carbono viejo tiene el potencial de cambiar fundamentalmente el ciclo del carbono, dijo Ted Schuur, un ecólogo de ecosistemas de la Universidad del Norte de Arizona en Flagstaff que no participó en la investigación. “Cosas que antes no eran parte de la atmósfera terminan repentinamente en ella”.
Dado que la fotomineralización del carbono del permafrost no se incluye actualmente en los modelos climáticos, las estimaciones sobre el calentamiento global futuro tienen un sesgo hacia valores bajos, concluyeron los investigadores. “La luz solar incrementa la cantidad de dióxido de carbono proveniente del deshielo del permafrost en un 14%”, dijo Bowen. “El planeta se calentará incluso más de lo esperado”.
Estos resultados fueron publicados el mes de junio en Geophysical Research Letters.
En el futuro, Ward y sus colegas planean estudiar cómo es que la fotomineralización desencadenada por la luz solar y la degradación microbiana trabajan en conjunto para convertir el carbono del permafrost en dióxido de carbono. “La luz solar puede facilitar la degradación microbiana”, dijo Ward. “La luz solar rompe a las moléculas en otras más simples que los microbios pueden usar fácilmente”.
—Katherine Kornei (@KatherineKornei), escritora de ciencia
Cita: Kornei, K. (2020), Experiments reveal how permafrost carbon becomes carbon dioxide, Eos, 101, https://doi.org/10.1029/2020EO147319. Publicada el 24 de julio de 2020. Texto © 2020. The authors. CC BY-NC-ND 3.0 Foto de portada por: Hari Nandakumar en Unsplash