Científicos descubren que nube volcánica puede eliminar metano en la atmósfera

La erupción del volcán Hunga Tonga-Hunga Ha'apai, ocurrida en enero de 2022, fue una de las más poderosas de la era moderna, pero su impacto ha revelado un efecto inesperado. Científicos han descubierto que la nube volcánica generada durante la erupción contribuyó a la destrucción de parte del metano que el propio volcán había liberado a la atmósfera.

Este hallazgo podría tener implicaciones significativas para la lucha contra el calentamiento global, dado que el metano es un potente gas de efecto invernadero que contribuye de manera considerable al calentamiento del planeta y se descompone mucho más rápido que el dióxido de carbono. Comprender cómo la naturaleza puede acelerar la destrucción de este gas podría ayudar a los investigadores a desarrollar nuevas estrategias para mitigar el calentamiento en el corto plazo.

Un descubrimiento sorprendente

Los investigadores realizaron este descubrimiento a partir de observaciones satelitales de la enorme pluma creada por la erupción. Detectaron niveles excepcionalmente altos de formaldehído, un compuesto químico que proporcionó pistas sobre las reacciones que estaban ocurriendo dentro de la nube.

El formaldehído se genera brevemente durante las reacciones químicas que descomponen el metano en la atmósfera. Dado que su vida útil es corta, grandes cantidades de formaldehído pueden servir como una huella química que indica que la destrucción del metano está ocurriendo activamente.

"Al analizar las imágenes satelitales, nos sorprendió ver una nube con una concentración récord de formaldehído. Pudimos rastrear la nube durante 10 días, hasta llegar a Sudamérica. Dado que el formaldehído solo existe por unas pocas horas, esto mostró que la nube debió estar destruyendo metano continuamente durante más de una semana", explicó Dr. Maarten van Herpen de Acacia Impact Innovation BV, autor principal del estudio publicado en Nature Communications.

El Dr. van Herpen añadió: "Se sabe que los volcanes emiten metano durante las erupciones, pero hasta ahora no se sabía que las cenizas volcánicas también pueden limpiar parcialmente esta contaminación".

Emisiones diarias equivalentes a millones de vacas

Según los cálculos de los investigadores, el volcán liberó alrededor de 300 gigagramos (Gg) de metano durante la erupción, lo que equivale a las emisiones anuales de más de dos millones de vacas. Al mismo tiempo, la pluma eliminó aproximadamente 900 megagramas (Mg) de metano por día, una cantidad comparable a las emisiones diarias de dos millones de vacas.

La química detrás del fenómeno

Los científicos creen que la explicación radica en una combinación inusual de cenizas volcánicas, agua de mar y luz solar. La química básica fue identificada por científicos en 2023, aunque en un entorno muy diferente.

En esa investigación anterior, se descubrió que el polvo del Sahara transportado a través del océano Atlántico puede mezclarse con la sal del mar liberada por las olas. Juntos, estos materiales forman pequeñas partículas aéreas llamadas aerosoles de sal de hierro. Cuando la luz solar incide sobre esas partículas, las reacciones químicas pueden liberar átomos de cloro, que son altamente reactivos y pueden atacar las moléculas de metano.

El profesor Matthew Johnson del Departamento de Química de la Universidad de Copenhague, uno de los investigadores detrás de ambos descubrimientos, afirmó: "Lo que es nuevo —y completamente sorprendente— es que el mismo mecanismo parece ocurrir en una pluma volcánica en la estratosfera, donde las condiciones físicas son completamente diferentes".

La erupción de Hunga Tonga creó condiciones inusuales para esta química. Al eruptar bajo el océano, lanzó enormes cantidades de agua salada junto con las cenizas volcánicas, algunas de las cuales alcanzaron la estratosfera, la capa atmosférica por encima de la troposfera.

Los investigadores proponen que la luz solar que incide sobre esta mezcla produjo cloro altamente reactivo, que luego reaccionó con el metano en la pluma, ayudando a destruir parte del metano liberado durante la erupción. Las enormes cantidades de formaldehído detectadas desde el espacio proporcionaron evidencia de que este proceso estaba ocurriendo.

Importancia de destruir el metano

El metano actualmente representa aproximadamente un tercio del calentamiento global. Aunque es mucho menos abundante que el dióxido de carbono, el metano atrapa calor de manera extremadamente eficiente. Durante un período de 20 años, el metano es aproximadamente 80 veces más potente que el CO2.

Además, existe una diferencia importante entre estos dos gases de efecto invernadero. El metano generalmente permanece en la atmósfera durante aproximadamente 10 años antes de que las reacciones químicas lo eliminen, mientras que una parte del dióxido de carbono puede influir en el clima durante mucho más tiempo.

Esta vida atmosférica relativamente corta hace que el metano sea un objetivo atractivo para acciones climáticas rápidas. Reducir las emisiones de metano hoy podría comenzar a producir un beneficio climático notable en aproximadamente una década.

Por esta razón, los investigadores a veces describen la reducción del metano como un "freno de emergencia" en el cambio climático, ya que reducir rápidamente los niveles de metano podría ayudar a disminuir el calentamiento en las próximas décadas y potencialmente reducir el riesgo de cruzar puntos de inflexión climáticos peligrosos.

Sin embargo, reducir el metano no es un sustituto de reducir el dióxido de carbono. La estabilización de la temperatura a largo plazo aún requiere reducciones importantes en las emisiones de CO2.

¿Podrían los científicos replicar lo que hizo el volcán?

El descubrimiento también podría inspirar a investigadores y empresas que buscan formas de acelerar deliberadamente la destrucción del metano. Una nueva área de investigación climática se centra en la eliminación del metano atmosférico. En lugar de solo prevenir nuevas emisiones de metano, los científicos están explorando si los procesos químicos podrían aumentar de manera segura la tasa a la que se descompone el metano ya presente en la atmósfera.

Hunga Tonga puede haber proporcionado una demostración natural dramática de un posible mecanismo. Un gran desafío, sin embargo, es demostrar que cualquier tecnología propuesta realmente elimina el metano, ya que el metano atmosférico se distribuye en áreas enormes, lo que hace que los cambios relativamente pequeños sean difíciles de medir con confianza.

"¿Cómo se prueba que el metano ha sido eliminado de la atmósfera? ¿Cómo se sabe si su método funciona? Es muy difícil. Pero aquí abordamos ese problema al mostrar que la descomposición del metano puede, de hecho, ser observada mediante satélites", comentó Dr. Jos de Laat del Real Instituto Meteorológico de los Países Bajos, autor senior del estudio.

Cambiando el presupuesto de metano

Los hallazgos también pueden obligar a los científicos a reconsiderar los cálculos del presupuesto global de metano, que es esencialmente un sistema contable para el gas. Los científicos estiman cuánto metano ingresa a la atmósfera desde fuentes como humedales, agricultura, combustibles fósiles y actividad geológica, y luego comparan eso con la cantidad que se elimina a través de la química atmosférica y otros procesos.

Según los investigadores, el polvo atmosférico no se había incorporado completamente a esos cálculos. Si las cenizas volcánicas y otras formas de polvo mineral pueden acelerar la destrucción del metano, las estimaciones sobre cómo se mueve el metano a través de la atmósfera pueden necesitar ser ajustadas.

"Ahora sabemos que el polvo atmosférico —por ejemplo, de una erupción volcánica— impacta el presupuesto de metano, lo que significa el presupuesto de cuánto metano se añade a la atmósfera y cuánto se elimina. Dado que el polvo no se había tenido en cuenta anteriormente, es importante que corrijamos los datos en los que se basan estas estimaciones", afirmó Matthew Johnson.

Satélites que observaron la química en acción

Los investigadores utilizaron mediciones de TROPOMI, un instrumento avanzado a bordo del satélite Sentinel-5P de la Agencia Espacial Europea. TROPOMI escanea la atmósfera de la Tierra todos los días, monitoreando gases asociados con la contaminación del aire y el cambio climático.

Detectar formaldehído dentro de una pluma volcánica en la estratosfera, sin embargo, llevó al instrumento más allá de las condiciones para las que se diseñaron normalmente sus mediciones estándar.

"Recuperar formaldehído de TROPOMI en una pluma volcánica estratosférica está muy fuera de las condiciones de operación estándar del instrumento; tuvimos que corregir cuidadosamente la sensibilidad del satélite para la inusual altitud de la señal y tener en cuenta la interferencia de las altas concentraciones de dióxido de azufre. Hacer estas correcciones correctamente fue esencial para confirmar que lo que estábamos viendo era real", afirmó Dr. Isabelle De Smedt del Instituto Real Belga de Aeronomía Espacial.

Estas correcciones permitieron a los investigadores concluir que la señal de formaldehído inusualmente fuerte era genuina y podía usarse para rastrear la destrucción del metano dentro de la nube volcánica.

Un posible modelo de la naturaleza

El equipo cree que el descubrimiento podría alentar a los ingenieros a investigar si la química natural observada después de Hunga Tonga puede reproducirse de manera segura y efectiva. "Es una idea obvia para la industria intentar replicar este fenómeno natural, pero solo si se puede demostrar que es seguro y efectivo. Nuestro método satelital podría ofrecer una forma de ayudar a averiguar cómo los humanos podrían ralentizar el calentamiento global", concluyó Matthew Johnson.

Cualquier intento de manipular la química atmosférica requeriría un estudio cuidadoso para comprender los efectos no deseados potenciales. Sin embargo, Hunga Tonga proporciona a los investigadores un ejemplo real inusual de destrucción de metano que ocurre a gran escala, junto con una posible forma de monitorear el proceso desde el espacio.

Acerca del estudio

El artículo científico fue publicado en Nature Communications. Los investigadores detrás del estudio son Maarten van Herpen (Acacia Impact Innovation BV, Países Bajos); Isabelle De Smedt (Instituto Real Belga de Aeronomía Espacial, Bélgica); Daphne Meidan y Alfonso Saiz-Lopez (CSIC, España); Matthew Johnson (Universidad de Copenhague, Dinamarca); Thomas Röckmann (Universidad de Utrecht, Países Bajos); y Jos de Laat (Instituto Real Meteorológico de los Países Bajos). La investigación fue apoyada por Spark Climate Solutions.