El polvo cósmico revela la rápida transformación del Ártico

El hielo marino del Ártico ha disminuido más del 42% desde 1979, cuando los satélites comenzaron a proporcionar mediciones consistentes. A medida que el hielo restante se adelgaza y se retira, más océano abierto queda expuesto a la luz solar. El hielo ayuda a enfriar el planeta al reflejar la luz solar, pero el agua más oscura absorbe el calor, acelerando el calentamiento y contribuyendo a una mayor pérdida de hielo. Las proyecciones climáticas sugieren que el Ártico podría experimentar veranos sin hielo en las próximas décadas, y los científicos continúan trabajando para entender cómo este cambio podría afectar a los ecosistemas y las sociedades humanas.

Durante muchos años, los científicos han sabido que pequeñas partículas del espacio caen constantemente a la Tierra y se acumulan en los sedimentos oceánicos. Un estudio publicado el 6 de noviembre en Science mostró que identificar dónde aparece este polvo cósmico, y dónde falta, ofrece pistas sobre cómo ha cambiado la cobertura de hielo marino a lo largo de miles de años.

"Si podemos proyectar el momento y los patrones espaciales de la disminución de la cobertura de hielo en el futuro, nos ayudará a entender el calentamiento, predecir cambios en las redes alimentarias y la pesca, y prepararnos para cambios geopolíticos", afirmó Frankie Pavia, profesor asistente de oceanografía en la Universidad de Washington y líder de la investigación.

Cómo el polvo cósmico ayuda a rastrear el hielo antiguo

El polvo cósmico se forma cuando las estrellas explotan o cuando los cometas se desintegran, y gran parte de él lleva una versión rara de helio llamada helio-3 después de pasar cerca del sol. Los investigadores miden el helio-3 para separar el polvo cósmico del material que se origina en la Tierra.

"Es como buscar una aguja en un pajar", dijo Pavia. "Tienes esta pequeña cantidad de polvo cósmico lloviendo por todas partes, pero también tienes sedimentos de la Tierra acumulándose bastante rápido".

En este proyecto, sin embargo, Pavia se centró más en los lugares donde el polvo no apareció.

"Durante la última edad de hielo, casi no había polvo cósmico en los sedimentos árticos", comentó.

Reconstruyendo 30,000 años de hielo marino en el Ártico

El equipo propuso que el polvo cósmico podría servir como un sustituto de las mediciones satelitales de hielo. Cuando la superficie del mar está cubierta de hielo, el polvo no puede asentarse en el fondo marino, pero el agua abierta permite que llegue al sedimento. Al medir la cantidad de polvo cósmico en los núcleos de sedimento recolectados de tres ubicaciones árticas, los investigadores recrearon la historia del hielo marino durante los últimos 30,000 años.

Los tres sitios de estudio "abarcan un gradiente de cobertura de hielo moderna", dijo Pavia. Un sitio cerca del Polo Norte permanece cubierto de hielo durante todo el año. Un segundo se sitúa cerca del borde estacional del hielo en septiembre, y el tercero estuvo consistentemente cubierto de hielo en 1980, pero ahora experimenta condiciones periódicamente libres de hielo.

El equipo encontró que los períodos de cobertura de hielo persistente coincidieron con períodos con muy poco polvo cósmico en los sedimentos. Esto fue cierto durante la última edad de hielo hace aproximadamente 20,000 años. A medida que el planeta se calentó después, el polvo cósmico comenzó a aparecer nuevamente en las muestras de sedimento.

Vinculando los cambios en el hielo con el uso de nutrientes

Los investigadores también compararon su registro de hielo reconstruido con datos sobre la disponibilidad de nutrientes. Descubrieron que el consumo de nutrientes fue más alto cuando los niveles de hielo marino eran bajos y disminuyó a medida que aumentaba la cobertura de hielo.

Los datos sobre el ciclo de nutrientes provienen de pequeñas conchas que alguna vez habitaron los foraminíferos, organismos que digieren nitrógeno. Las firmas químicas preservadas en sus conchas revelan cuántos de los nutrientes disponibles utilizaron estos organismos mientras estaban vivos.

"A medida que el hielo disminuya en el futuro, esperamos ver un aumento en el consumo de nutrientes por parte del fitoplancton en el Ártico, lo que tendrá consecuencias para la red alimentaria", dijo Pavia.

¿Qué impulsa los cambios en los nutrientes?

Se necesita más trabajo para entender por qué cambia el uso de nutrientes a medida que disminuye el hielo. Una posibilidad es que menos hielo conduzca a más fotosíntesis en la superficie, aumentando la absorción de nutrientes. Otra idea sugiere que el derretimiento del hielo diluye las concentraciones de nutrientes en el agua.

Ambas ideas podrían aparecer como un mayor consumo de nutrientes, pero solo la primera señalaría un aumento en la productividad marina.

Los coautores adicionales incluyen a Jesse R. Farmer de la Universidad de Massachusetts Boston; Laura Gemery y Thomas M. Cronin del Servicio Geológico de los Estados Unidos; y Jonathan Treffkorn y Kenneth A. Farley de Caltech.

Esta investigación fue apoyada por la National Science Foundation y una beca postdoctoral Foster y Coco Stanback.