Una mejor cuantificación de las emisiones de carbono de la erosión de las montañas podría pintar una imagen diferente del presupuesto global de carbono
Las montañas liberan la misma cantidad de carbono cada año que los volcanes (alrededor de 100 megatones) y, sin embargo, sabemos muy poco sobre el proceso. Comprender estas emisiones podría decirnos más sobre sus efectos sobre el clima, tanto en el pasado como en el futuro.
Las placas tectónicas cambiantes debajo de la superficie de la Tierra crean volcanes, que erupcionan en una profusión de gases y roca fundida. Pero cuando las placas se desplazan lentamente con el tiempo, también dan lugar a montañas y hacen surgir materia emisora de carbono que ha estado enterrada bajo la superficie durante milenios.
A medida que los seres humanos bombean cantidades sin precedentes de dióxido de carbono a la atmósfera, los investigadores se esfuerzan por comprender cómo funciona el ciclo natural del carbono y cómo se verá afectado no solo por el aumento de carbono en la atmósfera, sino también por el aumento de las temperaturas y los patrones climáticos variables del cambio climático global.
Durante millones de años, el carbono ha estado atrapado en las rocas de las montañas. Alguna vez estuvo en las conchas de organismos diminutos en el lecho marino o árboles muertos enterrados bajo el peso del suelo que se cimentó en la roca con el tiempo. Pero a medida que las placas tectónicas de la Tierra se desplazan durante milenios, las losas de roca que alguna vez estuvieron en el fondo del océano se arrugaron, doblaron o elevaron a las alturas de las montañas.
"Cuando estas rocas están expuestas cerca de la superficie, el oxígeno del aire y del agua puede reaccionar con la materia orgánica de esas rocas y liberar el carbono en forma de dióxido de carbono", explicó el profesor Robert Hilton, geólogo de la Universidad de Durham, Reino Unido. "Es como la Tierra respirando, este consumo de materia orgánica y en lenta liberación".
La vida tal como la conocemos depende del carbono y su movimiento entre la tierra, los océanos y la atmósfera y se denomina "ciclo del carbono".
El profesor Hilton dirige un proyecto llamado ROC-CO2 que tiene como objetivo cuantificar la contribución del carbono orgánico en las rocas de las montañas a este ciclo natural del carbono.
En modelos anteriores, se pensaba que las montañas atrapaban carbono de la atmósfera. El ácido carbónico y el agua erosionan los minerales y las rocas, y el carbono eventualmente fluye hacia el océano a través de los ríos. Pero la liberación de carbono orgánico a través de la erosión podría reducir la cantidad de carbono que asumimos se está eliminando de la atmósfera. Estas contribuciones, y saber cómo cambiarán a medida que el planeta se calienta, son importantes para comprender en qué mundo viviremos dentro de un siglo.
Existen numerosas lagunas en nuestra comprensión del ciclo del carbono, principalmente sobre los procesos que ocurren en la tierra y no en los océanos, según la profesora Susan Trumbore, directora del Instituto Max Planck de Biogeoquímica en Alemania. "Con el cambio climático, los cambios en la cantidad de dióxido de carbono (disponible), los cambios en los propios ecosistemas por el cambio de la fauna, las nuevas enfermedades y especies, la capacidad de predecir el futuro es más pobre. Básicamente, no entendemos estos procesos, " ella dijo.
Durante su doctorado, el profesor Hilton reconoció el papel de la erosión de las montañas como una de estas brechas. "Me sorprendió que algunos de estos aspectos se comprendan tan mal", dijo.
Si bien las emisiones de carbono vinculadas a los seres humanos y sus efectos son un foco importante de la investigación climática (representan alrededor de 9.400 megatoneladas de carbono, casi 100 veces más que la erosión de las montañas o los volcanes), las contribuciones más pequeñas también son piezas importantes del rompecabezas y ocurren en escalas de tiempo más largas. Sus efectos se sienten durante siglos y son parte integral de nuestro clima. Las emisiones antropogénicas de carbono, por otro lado, ocurren en una escala de tiempo muy corta, causando una tasa de cambio sin precedentes en los sistemas naturales.
"Necesitamos entender cómo funcionó (la meteorización de las montañas) en el pasado", dijo el profesor Hilton. Es importante, dice, porque el ciclo del carbono está muy relacionado con el clima de la Tierra, que a su vez establece el marco para la evolución de las plantas y los animales.
Y con las montañas y la erosión, "la superficie de la tierra se refresca todo el tiempo con material que desciende por las laderas, poniendo nuevas rocas en contacto con la atmósfera y el agua".
La profesora Sophie Opfergelt, geóloga de la UC Louvain en Bélgica que investiga la meteorización química de las rocas, describe las montañas y a la meteorización como un gran reactor.
"Las montañas son formas de llevar materiales al reactor. Cuando hay una elevación de una montaña o erosión, se exponen más minerales y superficie a la intemperie", dijo. "También cubre algunos de estos materiales y evita que el material entre en el reactor".
A través de ROC-CO2, el profesor Hilton y sus colegas están desarrollando técnicas para medir la tasa de emisiones de carbono, o flujo, de las montañas.
Una técnica, que describen en un artículo reciente, mide las emisiones de carbono de la montaña directamente perforando un agujero de 40 cm de profundidad en la roca y erigiendo una cámara hermética sobre él para medir la cantidad de carbono que se libera.
"Hay carbono en la atmósfera que nos rodea, y no se quiere medir", dijo el profesor Hilton. "Cuando exhalamos, exhalamos mucho carbono y estamos muy seguros de que no queremos medir eso. Cuando las plantas exhalan, liberan dióxido de carbono y eso tampoco nos interesa".
El profesor Hilton y sus colegas evitan la contaminación cubriendo la roca con una cámara hermética y vaciando repetidamente los gases que recogen para su análisis. Más tarde, en el laboratorio, tienen que demostrar que los gases no proceden de otras fuentes.
Todo el carbono moderno contiene carbono 14, una forma inestable de carbono que se degrada con el tiempo. El carbono antiguo de las rocas ya no contiene nada de este carbono radiactivo porque ya se ha degradado. "Esto es fundamental porque, de lo contrario, la gente podría simplemente decir que está midiendo el carbono de una planta y sus raíces (dentro de la roca)", dijo el profesor Hilton.
Otro método es buscar los restos de estas reacciones de intemperismo y usarlos para estimar el flujo. "La idea aquí es que cuando rompes estas rocas, liberas otras cosas que podrías rastrear. Entonces, por ejemplo, podemos medir el agua en un arroyo o río y decir algo sobre las reacciones (químicas) que ocurren río arriba ", Dijo el profesor Hilton.
En un artículo de 2017, los autores, incluido el profesor Hilton, midieron la cantidad de partículas de carbono orgánico en los sedimentos suspendidos del río Kosñipata en Perú durante el transcurso de un año. Descubrieron que había una gran discrepancia entre la erosión estimada en las montañas de los Andes y lo que realmente terminó río abajo. Esto plantea preguntas sobre el presupuesto real de carbono de la cuenca del río Amazonas, que se cree que es uno de los principales sumideros de carbono del planeta.
El Prof. Hilton está investigando actualmente los flujos de carbono en sitios de todo el mundo, desde Canadá a Francia y de Suiza a Nueva Zelanda.
"Reconocemos que no podemos medir el flujo en todas partes", dijo el profesor Hilton. Las escalas son 'demasiado descomunales', pero tener una variedad de sitios significa que pueden intentar caracterizar el flujo para diferentes entornos.
"Una de las razones para hacer esto es cuantificar los flujos globales, pero lo más importante que hay que decir es por qué cambiaría este flujo, qué lo controla y cómo responde a cosas como cambios de temperatura".
En última instancia, el profesor Hilton espera describir cómo ha cambiado el flujo a lo largo de siglos o incluso milenios. "La aspiración es poder decirle a la gente más acerca de por qué este proceso cambia con el tiempo, en el pasado geológico distante o incluso (predecir lo que sucederá) en el próximo siglo".
Los investigadores, incluido el profesor Hilton, han demostrado que el clima y un aumento o disminución de la lluvia y la escorrentía de agua afectan la rapidez con que se produce la erosión. El objetivo es comprender ahora si una mayor erosión podría desenterrar aún más carbono que ha estado encerrado en la roca durante milenios y acelerar aún más el cambio climático.
Esta es una pregunta que el profesor Hilton también espera responder.
"¿Cómo podría este proceso (flujo) cambiar para impactar el ciclo natural del carbono?" preguntó. "(Esto) afecta la vida útil de las emisiones de dióxido de carbono en la atmósfera".
Fuente: traducción libre del artículo de Sarah Wild, de la revista Horizon