Un mar que se calienta está formando cristales y eructando CO₂

Costa de Israel
Las aguas frente a la costa de Israel se han vuelto tan cálidas que el carbono se está cristalizando fuera del mar. Foto por Mltz

En los meses de verano, el mar Mediterráneo oriental está expulsando parte de su carga de carbono
En el proceso crea cristales de carbonato de calcio similares a caramelos de roca

Si te paras en la costa de Israel y contemplas el mar Mediterráneo, verás aguas tranquilas de color azul profundo que han sustentado a los humanos durante milenios. Sin embargo, debajo de la superficie se está desarrollando algo extraño: un proceso llamado estratificación está interfiriendo con la forma en que el mar procesa el dióxido de carbono.

Piensa en esta parte del Mediterráneo como un pastel hecho de líquido, esencialmente. La feroz luz del sol calienta la capa superior de agua que se asienta sobre capas más profundas y más frías debajo. En mar abierto, donde la temperatura del agua es más baja, el CO₂ se disuelve en agua salada, que es lo que permite que los mares de la Tierra absorban colectivamente una cuarta parte de las emisiones de carbono que los humanos lanzamos a la atmósfera. Pero a medida que el Mar Mediterráneo oriental se calienta en el verano, ya no puede absorber ese gas y, en cambio, comienza a liberarlo.

Es lo mismo que sucede en una botella de refresco carbonatada con dióxido de carbono. "Por lo general, lo mantiene frío, para que los gases disueltos permanezcan disueltos", dice Or Bialik, geocientífico de la Universidad de Münster en Alemania. "Si lo dejas en tu automóvil por un tiempo y tratas de abrirlo, todos los gases van a salir a la vez porque, cuando se calienta, disminuye la capacidad del líquido para retener CO₂". Boom, fizz, tienes un lío en tus manos.

En el Mediterráneo oriental, esta dinámica tiene más consecuencias para el clima que el caluroso interior de un automóvil, ya que el mar comienza a expulsar grandes cantidades de CO₂ que el agua ya no puede retener. Y Bialik y sus colegas han descubierto que estas aguas que se calientan y se estratifican están repletas de un segundo problema de carbono: el equipo capturó recientemente cristales de aragonito en estratos de sedimentos.

El aragonito es una forma de carbonato de calcio, que las criaturas oceánicas como los caracoles utilizan para construir sus caparazones. Excepto en el Mediterráneo oriental, cada vez más cálido, el aragonito se está formando de forma abiótica. Esa es otra señal de que el agua se está calentando tanto que está liberando su carga de carbono.

En estas cálidas, poco profundas y estables aguas, el fluido de la parte superior no se mezcla mucho con las capas más frías subyacentes, a diferencia de las partes más profundas del océano, donde el afloramiento produce H₂O más frío. "Las condiciones son tan extremas que definitivamente podemos generar carbonato de calcio químicamente a partir de estas aguas, lo que fue un poco impactante para nosotros", dice Bialik, quien fue coautor de un reciente artículo que describe el descubrimiento.

"Básicamente es como un vaso de precipitados que permanece allí durante mucho tiempo, y es lo suficientemente largo como para que comiencen estas reacciones y empiecen a generar estos cristales".

temperatura de la superficie del Mar Mediterráneo

Imagen: (a) Mapa de ubicación del mar Mediterráneo que muestra la temperatura de la superficie del mar (TSM) en °C para agosto de 2016, datos de MODIS|Aqua (b) mapa batimétrico de la plataforma israelí que muestra la ubicación de las estaciones Hadera y THEMO1. (c) Proliferación de la temperatura SST a lo largo del transecto que se muestra en (a).

Es como los experimentos que podrías haber hecho de niño con cristales de azúcar. Agregaste un montón de azúcar al agua, saturándola. No pasaba nada hasta que echabas una cuerda, lo que permitía que el azúcar se precipitara en racimos de grasa que se aferraban a la cuerda. Del mismo modo, cuando el Mediterráneo se calienta y se estratifica, se satura de carbonato.

Bialik y sus colegas aún no pueden decir cómo se desarrollan exactamente las reacciones del aragonito, pero pueden comenzar con núcleos como motas de polvo arrastradas desde la tierra cercana, sobre las cuales las capas de aragonito se convierten en cristales, una versión muy pequeña de la cuerda en el agua azucarada.

También vale la pena señalar que el mar Mediterráneo es uno de los cuerpos de agua del mundo más contaminados con microplásticos: en 2020, los científicos informaron haber encontrado dos millones de partículas en un solo metro cuadrado de sedimento que tenía solo cinco centímetros de espesor. Si se están formando cristales de aragonito alrededor de los microplásticos que flotan en la columna de agua, Bialik no lo sabe.

"Probablemente podrían formarse alrededor de cualquier centro de nucleación", dice Bialik. "Sospecho que con los microplásticos también pueden ser posibles. Pero como a los científicos les encanta decir, se necesita más investigación".

Sin embargo, lo que Bialik y sus colegas pueden decir es que, a medida que se forman estos cristales, liberan CO₂. Tanto es así, calcula Bialik, que representan quizás el 15 por ciento del gas que el mar Mediterráneo emite a la atmósfera.

A medida que el mar se calienta y pierde su CO₂, tanto por el agua que lo expulsa como por la proliferación de cristales, su acidez en realidad disminuye. Este es el proceso opuesto al que está causando la acidificación generalizada de los océanos: a medida que los humanos arrojan más CO₂ a la atmósfera, los océanos absorben más y la reacción química resultante aumenta la acidez.

La acidificación dificulta que organismos como los corales y los caracoles (conocidos colectivamente como calcificadores) construyan caparazones o exoesqueletos de carbonato de calcio. Pero a medida que el Mediterráneo se calienta y libera el carbono absorbido a la atmósfera, se vuelve más básico, revirtiendo esa acidificación.

Eso debería ser genial para los calcificadores, ¿Verdad? No necesariamente. "Muchos de ellos tienen rangos de temperatura específicos en los que pueden construir sus caparazones, ni demasiado calientes ni demasiado fríos", dice Bialik. Entonces, incluso si el mar se vuelve menos ácido a medida que se calienta, ese calor estresa a estos organismos de una manera diferente. (Sin mencionar el estrés de estar constantemente expuesto a niveles extremos de microplásticos).

evento merlánImagen derecha: Una vista aérea de una nube de precipitación de evento de merlán en el lago Ontario.

No está claro si se están formando cristales de aragonito en más lugares del mundo. Los científicos ya están al tanto de los "eventos de merlán", en los que el carbonato de calcio se precipita de formas mucho más obvias, convirtiendo las aguas alrededor de las Bahamas y en el Golfo Pérsico en un color lechoso. En el este del Mediterráneo, no hubo un evento de merlán obvio para dar pistas a Bialik y sus colegas. En cambio, tropezaron con los cristales en sus estratos de sedimentos.

"Esta es un área un tanto única con una variedad de condiciones que tienen que suceder para que esto funcione", dice el químico marino Andrew Dickson de la Institución Scripps de Oceanografía de la Universidad de California en San Diego, quien no participó en la investigación. "La pregunta entonces es, ¿Hasta qué punto ese entorno es realmente especial o es común alrededor de los océanos? Y no tengo en mi mente una imagen clara de eso".

Puede ser que las condiciones en el este del Mediterráneo no se reproduzcan en muchos otros lugares, por lo que Dickson se inclina hacia la idea de que esto puede no ser particularmente común. Pero Bialik señala que donde sea que suceda, podría estar causando un problema climático: la formación de cristales de aragonito puede afectar la capacidad del agua para absorber el CO₂ atmosférico, lo que interfiere con la forma en que el océano reduce los niveles del gas que calienta el planeta.

"No diré que entendemos completamente esto todavía y entendemos completamente qué lo gobierna, cuándo se enciende y cuándo se apaga", dice Bialik. "Ni siquiera pensamos que este proceso ocurre a esta escala en aguas abiertas, en condiciones marinas normales. Y entonces, todavía tenemos mucho que necesitamos entender al respecto".

La investigación se publica en la revista Scientific Reports: Role of oceanic abiotic carbonate precipitation in future atmospheric CO2 regulation

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