Nueva herramienta para reconstruir el antiguo hielo marino para estudiar el cambio climático

hielo marino actual

La concentración de una molécula podría permitir reconstruir la concentración del hielo marino a través del tiempo

El hielo marino es un indicador crítico de los cambios en el clima de la Tierra. Un nuevo descubrimiento realizado por investigadores de la Universidad de Brown podría proporcionar a los científicos una nueva forma de reconstruir la abundancia del hielo marino y la información de distribución del pasado antiguo, lo que podría ayudar a comprender el cambio climático inducido por el hombre que está ocurriendo ahora.

En un nuevo estudio los investigadores muestran que una molécula orgánica que a menudo se encuentra en sedimentos oceánicos de latitudes altas, conocida como alquenona tetrainsaturada (C37:4), es producida por una o más especies previamente desconocidas de algas que habitan en el hielo. A medida que la concentración de hielo marino disminuye y fluye, también lo hacen las algas asociadas con él, así como las moléculas que dejan atrás.

"Hemos demostrado que esta molécula es un poderoso indicador de la concentración del hielo marino", dijo Karen Wang, estudiante de postdoctorado en Brown y autora principal de la investigación. "Observar la concentración de esta molécula en sedimentos de diferentes edades podría permitirnos reconstruir la concentración del hielo marino a través del tiempo".

Se han utilizado durante años otros tipos de moléculas de alquenona como proxies de la temperatura de la superficie del mar. A diferentes temperaturas, las algas que viven en la superficie del mar producen diferentes cantidades de alquenonas conocidas como C37:2 y C37:3.

Los científicos pueden usar las proporciones entre esas dos moléculas que se encuentran en los sedimentos marinos para estimar la temperatura pasada. C37:4, el enfoque de este nuevo estudio, se había considerado durante mucho tiempo un pequeño problema para las mediciones de temperatura. Aparece en sedimentos tomados de más cerca del Ártico, arrojando las proporciones C37:2/C37:3.

"Eso era principalmente por lo que se conocía la alquenona C37:4: alterar las relaciones de temperatura", dijo Yongsong Huang, investigador principal del proyecto financiado por la National Science Foundation y profesor en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Ambientales y Planetarias de Brown. "Nadie sabía de dónde venía, o si era útil para algo. La gente tenía algunas teorías, pero nadie lo sabía con certeza".

derretimiento del hielo marino

Para averiguarlo, los investigadores estudiaron muestras de sedimento y agua de mar que contenían C37:4 tomadas de lugares helados alrededor del Ártico. Utilizaron técnicas avanzadas de secuenciación de ADN para identificar los organismos presentes en las muestras. Ese trabajo produjo especies de algas previamente desconocidas del orden Isochrysidales.

Luego, los investigadores cultivaron esas nuevas especies en el laboratorio y demostraron que de hecho eran las que producían una abundancia excepcionalmente alta de C37:4.

El siguiente paso fue ver si las moléculas dejadas por estas algas que habitan en el hielo podrían usarse como un proxy confiable del hielo marino. Para hacer eso, los investigadores observaron concentraciones de C37:4 en núcleos de sedimentos de varios lugares en el Océano Ártico cerca de los márgenes del hielo marino actual.

En el pasado reciente, se sabe que el hielo marino en estos lugares ha sido muy sensible a las variaciones regionales de temperatura. Ese trabajo encontró que las concentraciones más altas de C37:4 ocurrieron cuando el clima era más frío y el hielo estaba en su punto máximo.

Las concentraciones más altas se remontan al Younger-Dryas, un período de condiciones muy frías y heladas que se produjo hace unos 12.000 años. Cuando el clima estaba en su punto más cálido y el hielo disminuyó, C37:4 era escasa, encontró la investigación.

reconstrucción del antiguo hielo marino

Imagen: Reconstrucciones de hielo marino en la región de Svalbard durante los pasados 14.500 años.

"Las correlaciones que encontramos con este nuevo proxy fueron mucho más fuertes que otros marcadores que usa la gente", dijo Huang, investigador del Instituto de Brown para el Medio Ambiente y la Sociedad. "Ninguna correlación será perfecta porque modelar el hielo marino es un proceso complicado, pero probablemente sea lo más fuerte que puedas conseguir".

Y este nuevo proxy tiene algunas ventajas adicionales sobre otros, dicen los investigadores. Otro método para reconstruir el hielo marino consiste en buscar restos fósiles de otro tipo de algas llamadas diatomeas. Pero ese método se vuelve menos confiable más atrás en el tiempo porque pueden degradarse las moléculas fósiles. Las moléculas como C37:4 tienden a conservarse de forma más sólida, lo que las hace potencialmente mejores que otros métodos para las reconstrucciones en tiempo profundo.

Los investigadores planean seguir investigando estas nuevas especies de algas para comprender mejor cómo se incrustan en el hielo marino y cómo producen este compuesto de alquenona. Las algas parecen vivir en burbujas de salmuera y canales dentro del hielo marino, pero también pueden florecer justo después de que el hielo se derrita. Comprender esa dinámica ayudará a los investigadores a calibrar mejor el C37:4 como un proxy del hielo marino.

En última instancia, los investigadores esperan que el nuevo proxy permita una mejor comprensión de la dinámica del hielo marino a lo largo del tiempo. Esa información mejoraría los modelos del clima pasado, lo que haría mejores predicciones del cambio climático futuro.

La investigación se ha publicado en Nature Communications: Group 2i Isochrysidales produce characteristic alkenones reflecting sea ice distribution

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