Reconstruir climas antiguos es un asunto turbio. Los núcleos de sedimento o hielo contienen registros de temperaturas que se remontan a cientos de miles o incluso millones de años, pero normalmente solo cerca de la superficie de la Tierra o en el océano. Ahora, al medir isótopos de oxígeno raros, un equipo de geoquímicos ha desarrollado una forma de deducir las temperaturas globales de hace mucho tiempo a 10 kilómetros de altura en la atmósfera, creando, en efecto, un globo meteorológico paleo. La técnica ayudará a los científicos a estudiar climas pasados, no solo para comprender mejor cómo eran las condiciones a medida que evolucionó la vida, sino también para verificar las predicciones de los modelos informáticos sobre el calentamiento global.
“No hay muchos archivos geológicos que almacenen información sobre temperaturas pasadas en elevaciones altas”, dice James Russell, paleoclimatólogo de la Universidad de Brown que no participó en el trabajo. «Este nuevo método nos brinda una forma de ver qué estaba haciendo la atmósfera superior de la Tierra».
Para crear la nueva sonda, Laurence Yeung, geoquímico de la Universidad de Rice, y sus colegas se basaron en los llamados «isótopos agrupados», donde dos o más átomos en una molécula son reemplazados por primos isotópicos de diferentes pesos. Se dirigieron a las moléculas de oxígeno (O2) en el que los isótopos raros de oxígeno-18 reemplazaron a los dos átomos más comunes de oxígeno-16. En la atmósfera actual, la molécula existe en niveles de solo 4 partes por millón, formándose naturalmente a una altitud de unos 10 u 11 kilómetros. Cuanto más frío se pone, más se crean estas moléculas raras, lo que significa que pequeñas variaciones en su abundancia pueden usarse como termómetro. Una vez formados, los vientos mezclan las moléculas en la atmósfera y algunas quedan atrapadas en burbujas de aire dentro del hielo compactado. Yeung estaba interesado en aplicar el método al Último Máximo Glacial (LGM), un período frío de hace 20.000 años, que desempeña un papel fundamental en muchos modelos climáticos.
El desafío consistía en medir pequeñas variaciones de un gas extremadamente raro, que según Yeung era similar a pesar un avión Boeing 737 con el peso de un grano de arena. Para lograr tal precisión, la estudiante graduada y coautora de Rice, Asmita Banerjee, trabajó en una sala de congelación, cortando trozos de hielo de 100 gramos tomados de núcleos de hielo de Groenlandia y la Antártida que datan del LGM. Derritió cuidadosamente el hielo y recogió los gases en las burbujas de aire. Después de filtrar nitrógeno, argón y otros gases traza, pasó el oxígeno restante a través de un espectrómetro de masas mejorado y personalizado para contar todos los átomos de oxígeno presentes por peso. «Lo hicimos como un hot rod», dice Yeung.
Banerjee hizo un “esfuerzo heroico”, dice. Pasó semanas realizando el análisis de 102 muestras, y cada análisis de laboratorio tomó alrededor de 9 horas. “Trato de asegurarme de no dormir aquí”, dice Banerjee. “Ese es un límite personal para mí”.
Basado en la abundancia proporcional de O2 compuesto de oxígeno-18 en las muestras, el equipo concluyó que la troposfera superior, una región de la atmósfera que corresponde a una altitud de 10 a 11 kilómetros,estaba entre 6 ℃ y 9 ℃ más frío en el LGM que hoyinforman en la edición del 17 de agosto de Adelantos AGU. Esas temperaturas no son tan frías como las estimaciones anteriores de gran altitud que se basaron en registros de sedimentos de lagos de montaña. “Esto ilustra el poder de tener este rastreador que integra la señal global en lugar de mirar una ubicación específica”, dice Yeung.
El número también permitió al equipo calcular la «tasa de caída», o la tasa a la que la temperatura del aire cae con la altura, un amortiguador importante del cambio climático. Cuando la superficie de la Tierra se calienta, pone más vapor de agua y calor en la troposfera superior. Pero en la troposfera superior, por encima de las nubes del planeta y los gases que atrapan el calor, el calor puede irradiarse eficientemente al espacio, compensando parte del calor que se encuentra debajo. Lo contrario también es cierto, sugiere el nuevo estudio. Durante el gélido LGM, la troposfera superior se secó y enfrió, lo que redujo parte de la fuga al espacio y mantuvo el planeta un poco más cálido. La tasa de caída «siempre amortigua los cambios en las temperaturas de la superficie», dice Russell.
La estimación del estudio de la fuerza de este efecto amortiguador se ajusta mejor a las predicciones del modelo climático que las basadas en los registros de los lagos de montaña, dice Brian Soden, científico climático de la Universidad de Miami. “Obtuvieron resultados que son más consistentes con la forma en que creemos que funciona el clima”, dice. “Eso es tranquilizador, desde mi perspectiva”.
