La historia enterrada en permafrost: las otras veces que el hielo permanente se derritió

By 28/04/2021 Portal

Casi una cuarta parte de la tierra en el hemisferio norte, que asciende a algo más de 23 millones de kilómetros cuadrados, está cubierta de permafrost: suelo, sedimentos y rocas que se congelan durante años. Se pueden encontrar vastas extensiones de permafrost en Alaska, Siberia y el Ártico canadiense, donde las temperaturas de congelación persistentes han mantenido el carbono, en forma de trozos de plantas y animales en descomposición, encerrado en el suelo.

Los científicos estiman que más de 1.400 gigatoneladas de carbono están atrapadas en el permafrost de la Tierra. A medida que las temperaturas globales suben y el permafrost se derrite, este depósito congelado podría escapar a la atmósfera en forma de dióxido de carbono y metano, amplificando significativamente el cambio climático. Sin embargo, se sabe poco sobre la estabilidad del permafrost, no solo hoy, sino también en el pasado.

Ahora, los geólogos del MIT junto con los del Boston College lideran una investigación en la que han reconstruido la historia del permafrost durante los últimos 1,5 millones de años. Los autores del estudio que se acaba de publicar en la revista ‘Science Advances’, analizaron depósitos de cuevas en lugares del oeste de Canadá y encontraron pruebas de que hace entre 1,5 millones y 400.000 años el permafrost era propenso a descongelarse, incluso en las latitudes altas del Ártico y a temperaturas no mucho más cálidas que las de la actualidad. Desde entonces, sin embargo, el deshielo del permafrost se ha limitado a las regiones subárticas, quedando ‘estabilizado’. Los resultados sugieren que el permafrost del planeta cambió a un estado más ‘perenne’ en los últimos 400.000 años y ha sido menos susceptible a fundirse desde entonces.

Pero este fenómeno tiene una consecuencia: en este estado más estable, el permafrost probablemente ha sido capaz de retener gran parte del carbono que ha acumulado durante este tiempo, teniendo pocas oportunidades de liberarlo gradualmente, lo que en un contexto de calentamiento global como el actual puede suponer un gran problema. «La estabilidad de los últimos 400.000 años puede funcionar en nuestra contra, ya que ha permitido que el carbono se acumule de manera constante en el permafrost durante este tiempo. La fusión ahora podría conducir a liberaciones de carbono a la atmósfera sustancialmente mayores que en el pasado», explica el coautor David McGee, profesor asociado en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT.

Calentamiento acumulado
Los episodios de calentamiento terrestre en el pasado ocurrieron en períodos interglaciares o períodos entre las edades de hielo globales. Estas ventanas ‘breves’ (geológicamente hablando) pueden calentar el permafrost lo suficiente como para que se descongele. Los signos del antiguo deshielo del permafrost se pueden observar en las estalagmitas y otros depósitos minerales que permanecen a medida que el agua se mueve a través del suelo y entra en las cuevas. Estas cuevas, particularmente en las latitudes altas del Ártico, son a menudo remotas y de difícil acceso y, como resultado, se sabe poco sobre la historia del permafrost y su estabilidad pasada en climas cálidos.

Sin embargo, en 2013, los investigadores de la Universidad de Oxford pudieron tomar muestras de depósitos de cuevas de algunos lugares en Siberia; su análisis sugirió que el deshielo del permafrost estaba generalizado en toda Siberia antes de hace 400.000 años. Desde entonces, los resultados mostraron un rango muy reducido de deshielo del permafrost. Los autores se preguntaron si la tendencia hacia un permafrost más estable era global, y buscaron realizar estudios similares en Canadá para reconstruir la historia del permafrost en esos lugares. Así, tomaron muestras de las Montañas Rocosas del sur de Canadá, el Parque Nacional Nahanni en los Territorios del Noroeste y el norte de Yukón.

En total, el equipo obtuvo 74 muestras de espeleotemas, porciones de estalagmitas, estalactitas y piedras, de al menos cinco cuevas en cada región, que representan varias profundidades, geometrías e historias glaciales. Cada cueva muestreada estaba ubicada en laderas expuestas que probablemente fueron las primeras partes del paisaje de permafrost en descongelarse con el calentamiento.

Las muestras se enviaron al MIT, donde McGee y su equipo utilizaron precisas técnicas de geocronología para determinar las edades de las capas de cada muestra, cada capa reflejando un período de deshielo del permafrost. «Cada espeleotema se depositó a lo largo del tiempo como conos de tráfico apilados -dice McGee-. Comenzamos con las capas más externas y más jóvenes hasta la fecha, el momento más reciente en que se descongeló el permafrost».

Cambio ártico
McGee y sus colegas utilizaron técnicas de geocronología de uranio/torio para fechar las capas de cada espeleotema. La técnica de datación se basa en el proceso de desintegración natural del uranio a su isótopo ‘hijo’, el torio 230, y en el hecho de que el uranio es soluble en agua, mientras que el torio no lo es. «En las rocas sobre la cueva, a medida que las aguas se filtran, acumulan uranio y dejan torio», explica McGee. «Una vez que el agua llega a la superficie de la estalagmita y se precipita en el tiempo cero, hay uranio y nada de torio. Luego, gradualmente, el uranio se descompone y produce torio».

El equipo extrajo pequeñas cantidades de cada muestra y las disolvió mediante varios pasos químicos para aislar uranio y torio. Luego, pasaron los dos elementos a través de un espectrómetro de masas para medir sus cantidades, cuya proporción usaron para calcular la edad de una capa determinada. A partir de su análisis, los investigadores observaron que las muestras recolectadas del Yukón y los sitios más alejados del norte tenían muestras de no menos de 400.000 años, lo que sugiere que el deshielo del permafrost no ha ocurrido en esos sitios desde entonces.

«Puede haber habido un deshielo poco profundo, pero en términos de que toda la roca sobre la cueva se haya derretido, eso no ha ocurrido durante los últimos 400.000 años, y era mucho más común antes de eso», dice McGee.

Los resultados sugieren que el permafrost de la Tierra era mucho menos estable antes de hace 400.000 años y era más propenso a descongelarse, incluso durante los períodos interglaciares, cuando los niveles de temperatura y dióxido de carbono atmosférico estaban a la par con los niveles modernos, como demostró el otro estudio referido al permafrost siberiano. «Ver estas pruebas de un Ártico mucho menos estable antes de hace 400.000 años, sugiere que incluso en condiciones similares, el Ártico puede ser un lugar muy diferente – concluye McGee-. Me plantea preguntas sobre qué causó que el Ártico cambiara a esta condición más estable, y qué mecanismos pueden hacer que vuelva a modificarse».