Un equipo internacional de científicos recopiló minuciosamente datos de más de 50 años de misiones científicas de perforación en el mar para realizar un estudio único en su tipo sobre el carbono orgánico que cae al fondo del océano y se adentra en el interior del planeta.
Su estudio, publicado esta semana en Naturalezasugiere que el calentamiento climático podría reducir el entierro de carbono orgánico y aumentar la cantidad de carbono que regresa a la atmósfera, porque las temperaturas oceánicas más cálidas podrían aumentar las tasas metabólicas de las bacterias.
Investigadores de la Universidad Rice, la Universidad Texas A&M, la Universidad de Leeds y la Universidad de Bremen analizaron datos de núcleos perforados de sedimentos fangosos del fondo marino que se recopilaron durante 81 de las más de 1500 expediciones a bordo organizadas por el Programa Internacional de Descubrimiento de los Océanos (IODP) y sus predecesores. Su estudio proporciona la contabilidad más detallada hasta la fecha del entierro de carbono orgánico en los últimos 30 millones de años, y sugiere que los científicos tienen mucho que aprender sobre la dinámica del ciclo de carbono a largo plazo de la Tierra.
«Lo que estamos encontrando es que el entierro de carbono orgánico es muy activo», dijo el coautor del estudio Mark Torres de Rice. «Cambia mucho y responde al sistema climático de la Tierra mucho más de lo que los científicos pensaban anteriormente».
El autor correspondiente del artículo, el oceanógrafo de Texas A&M Yige Zhang, dijo: «Si nuestros nuevos registros resultan ser correctos, entonces van a cambiar mucho nuestra comprensión sobre el ciclo del carbono orgánico. A medida que calentamos el océano, hará más difícil que el carbono orgánico encuentre la manera de ser enterrado en el sistema de sedimentos marinos».
El carbono es el componente principal de la vida, y el carbono circula constantemente entre la atmósfera terrestre y la biosfera a medida que las plantas y los animales crecen y se descomponen. El carbono también puede recorrer la Tierra en un viaje que lleva millones de años. Comienza en las zonas de subducción tectónica donde las placas tectónicas relativamente delgadas sobre los océanos son arrastradas hacia abajo debajo de placas más gruesas que se asientan sobre los continentes. La corteza oceánica que se sumerge hacia abajo se calienta a medida que se hunde, y la mayor parte de su carbono regresa a la atmósfera como dióxido de carbono (CO2) de los volcanes.
Los científicos han estudiado durante mucho tiempo la cantidad de carbono que se entierra en los sedimentos oceánicos. Los núcleos perforados del fondo del océano contienen capas de sedimentos depositados durante decenas de millones de años. Usando datación radiométrica y otros métodos, los investigadores pueden determinar cuándo se depositaron sedimentos específicos. Los científicos también pueden aprender mucho sobre las condiciones pasadas de la Tierra mediante el estudio de minerales y esqueletos microscópicos de organismos atrapados en los sedimentos.
«Hay dos isótopos de carbono: carbono-12 y carbono-13», dijo Torres, profesor asistente en el Departamento de Ciencias Planetarias, Ambientales y de la Tierra de Rice. «La diferencia es solo un neutrón. Entonces, el carbono 13 es un poco más pesado.
«Pero la vida es perezosa, y si algo es más pesado, aunque sea un poquito, es más difícil de mover», dijo Torres. «Así que la vida prefiere el isótopo más ligero, el carbono-12. Y si cultivas una planta y le das CO2, en realidad tomará preferentemente el isótopo más ligero. Eso significa que la proporción de carbono-13 a -12 en la planta será más baja (contendrá menos 13) que en el CO2 alimentaste la planta».
Durante décadas, los científicos han utilizado proporciones isotópicas para estudiar las cantidades relativas de carbono inorgánico y orgánico que se enterraron en puntos específicos de la historia de la Tierra. Sobre la base de esos estudios y modelos computacionales, Torres dijo que los científicos creían en gran medida que la cantidad de carbono que se enterraba había cambiado muy poco en los últimos 30 millones de años.
Zhang dijo: «Tuvimos la idea de usar los datos reales y calcular sus tasas de entierro de carbono orgánico para obtener el entierro global de carbono. Queríamos ver si este método ‘ascendente’ coincidía con el método tradicional de cálculos isotópicos, que es más ‘de arriba hacia abajo'».
El trabajo de recopilar datos de las expediciones del IODP recayó en el estudio de la primera autora, Ziye Li de Bremen, que entonces era estudiante visitante en el laboratorio de Zhang en A&M.
Zhang dijo que los hallazgos del estudio fueron impactantes.
«Nuestros nuevos resultados son muy diferentes, son lo contrario de lo que sugieren los cálculos de isótopos», dijo.
Zhang dijo que este es particularmente el caso durante un período llamado Mioceno medio, hace unos 15 millones de años. La sabiduría científica convencional sostenía que una gran cantidad de carbono orgánico estaba enterrada alrededor de este intervalo, ejemplificado por la «Formación Monterey» rica en materia orgánica en California. Los hallazgos del equipo sugieren, en cambio, que la cantidad más pequeña de carbono orgánico fue enterrada durante este intervalo durante los últimos 23 millones de años más o menos.
Describió el documento del equipo como el comienzo de una nueva forma potencialmente impactante de analizar datos que pueden ayudar a comprender y abordar el cambio climático.
«Es la curiosidad de la gente, pero también quiero que sea más informativo sobre lo que sucederá en el futuro», dijo Zhang. «Estamos haciendo varias cosas de manera bastante creativa para usar realmente los datos paleo para informarnos sobre el presente y el futuro».
La investigación fue apoyada por el Fondo de Investigación del Petróleo de la American Chemical Society (59797-DNI2). En nombre de la Fundación Nacional de Ciencias, Texas A&M se ha desempeñado como operador científico del buque de perforación IODP JOIDES Resolution durante los últimos 36 años como parte de la mayor subvención federal de investigación que actualmente administra la universidad.
