Gases de efecto invernadero atrapados en hielo antártico de 3.000 años de antigüedad están siendo extraídos y analizados por científicos en Australia. El objetivo es encontrar pistas cruciales sobre el pasado climático de la Tierra. El dióxido de carbono (CO2), el metano y el óxido nitroso analizados fueron atrapados a medida que la nieve se comprimía gradualmente en hielo, a unos cien metros bajo la superficie de la Antártida Oriental.
Este análisis de gases representa una nueva fase tras dos temporadas consecutivas de perforación exitosas del proyecto Million Year Ice Core (MYIC – Núcleo de Hielo de un Millón de Años, en traducción libre) de Australia. Hasta el momento, los investigadores han logrado recuperar muestras de hielo que se remontan al final de la última era glacial, hace 13.100 años. En las próximas temporadas, el equipo del MYIC planeja ir mucho más allá, buscando extraer hielo con un registro climático que supere un millón de años, directamente desde el lugar de perforación en Dome C North, cerca de la estación de investigación Casey de Australia.
El Proyecto Million Year Ice Core y la búsqueda del pasado
El proyecto MYIC es una de las iniciativas científicas más ambiciosas de la actualidad en el continente helado. Al analizar el aire antiguo preservado en las profundidades del casquete polar, los científicos esperan reconstruir la atmósfera terrestre de períodos muy anteriores a la historia humana registrada.
Los analistas de gas Dr. Daniel Baggenstos, de la División Antártica Australiana (AAD), y el Dr. Andy Menking, de la Asociación del Programa Antártico Australiano (AAPP), están liderando el desarrollo de dos metodologías distintas para medir estos gases en un laboratorio especialmente construido en el Instituto de Estudios Marinos y Antárticos (IMAS).
“Los núcleos de hielo son increíbles para estudiar gases de efecto invernadero porque preservan el aire extremadamente bien dentro de las burbujas, lo que nos permite estudiar directamente la atmósfera antigua”, explicó el Dr. Baggenstos. Señala que la ciencia ya posee una buena comprensión de lo que se encontrará en los primeiros 800.000 años de registro, dado que ese intervalo ya ha sido medido en otros núcleos de hielo alrededor del continente. Sin embargo, el período anterior a este límite representa, según el investigador, “aguas inexploradas”.
Métodos innovadores de análisis: Sublimación y Flujo Continuo
Para descifrar los secretos guardados en el hielo, los investigadores desarrollaron dos técnicas complementarias. La primera se centra en la medición de concentraciones de gases en puntos discretos en el tiempo, mientras que la segunda realiza un análisis continuo a lo largo de los núcleos de hielo.
Para las mediciones en puntos específicos del tiempo, el Dr. Baggenstos utiliza un proceso físico llamado sublimación, que permite liberar los gases atrapados sin derretir el hielo. El procedimiento consiste en colocar una muestra de hielo de cinco centímetros, que pesa unos 50 gramos, dentro de una cámara de vacío. Bajo condiciones de baja presión, la muestra es calentada por una lámpara de calor, haciendo que el hielo pase directamente del estado sólido al gaseoso (vapor de agua).
Durante este proceso, los gases atmosféricos atrapados en las burbujas de aire son liberados. El vapor de agua sube y se condensa en un anillo de enfriamiento, donde se congela nuevamente. Por su parte, los gases de efecto invernadero, que se congelan a temperaturas mucho más bajas, permanecen en estado gaseoso y son capturados en un fino tubo de metal. De acuerdo con Baggenstos, este proceso lleva unos 90 minutos y genera de cuatro a cinco mililitros de aire a partir de 50 gramos de hielo, volumen suficiente para realizar todos los análisis necesarios mediante un espectrómetro de absorción, que mide la concentración de cada gas detectando la cantidad de luz absorbida en longitudes de onda específicas.
El equipo planeja analizar al menos una muestra de hielo por cada 1.000 años de historia. Sin embargo, a medida que las muestras se vuelven más profundas, las capas anuales de hielo se comprimen en franjas extremadamente finas, lo que significa que una sola muestra de cinco centímetros puede representar cientos de años de historia atmosférica.
Para eludir esta limitación y acelerar el proceso, entra en escena el segundo método: el análisis de flujo continuo. Desarrollada para medir las concentraciones de forma ininterrumpida a lo largo del núcleo de hielo, esta técnica promete analizar unos 20 metros de hielo al día.
“Esperamos que el método de análisis de flujo continuo nos permita medir unos 20 metros de hielo al día, y puede resolver mejor las variaciones en las concentraciones de gases, especialmente en el hielo más profundo, donde las capas son muy finas”, destacó el Dr. Andy Menking.
A diferencia de la sublimación, el método de flujo continuo derrite el hielo de forma controlada. Finas tiras de hielo de un metro de longitud se derriten verticalmente, garantizando que el agua y el aire se liberen en el orden cronológico exacto en que se formaron y quedaron atrapados. Sin embargo, esta técnica mide exclusivamente el metano, pues los otros gases de efecto invernadero terminan disolviéndose en el agua durante el derretimiento. El flujo de agua y aire pasa por una serie de tubos que separan las burbujas del líquido, direccionando el flujo de gas directamente hacia un espectrómetro láser.
El misterio de la transición de los ciclos de eras glaciales
La búsqueda de un registro climático de más de un millón de años busca solucionar uno de los mayores misterios de la climatología moderna: el cambio en el ritmo de los ciclos de eras glaciales de la Tierra, ocurrido hace cerca de un millón de años.
Antes de esta transición, las eras glaciales ocurrían en ciclos de aproximadamente 40.000 años. Tras ese período, el intervalo entre las glaciaciones aumentó a unos 100.000 años, haciendo que las eras glaciales fueran más largas e intensas. La principal hipótesis científica para explicar este cambio apunta a una reducción gradual en los niveles de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera terrestre.
El estudio detallado del metano también desempeña un papel crucial en esta investigación. “Estamos realmente curiosos sobre la relación entre el clima y el metano, y las fluctuaciones naturales del gas antes de que los seres humanos causaran impacto”, afirmó el Dr. Menking. Cuestiona si, durante la transición de los ciclos glaciales, el metano siguió los patrones habituales de subida y bajada o si hubo algún tipo de desacoplamiento.
Además, el metano es un gas de gran interés para las políticas climáticas actuales debido a su corto tiempo de vida en la atmósfera, lo que significa que acciones humanas en la agricultura o en la industria podrían reducir rápidamente su concentración global. Los científicos también utilizan el metano para datar las burbujas de aire en los núcleos de hielo, cruzando sus datos de concentración con otros registros globales conocidos.
Próximos pasos y metas futuras
El equipo de científicos australianos prevé que el procesamiento y el análisis de gases estarán totalmente operacionales antes del inicio de la próxima temporada de perforación en la Antártida, programada para diciembre. Esta próxima etapa de campo tiene como meta perforar hasta una profundidad de 1.000 metros, recuperando más hielo para el proyecto. El objetivo final a largo plazo es que la perforación alcance la base del casquete de hielo, a una profundidad estimada de 3.000 metros, entre las temporadas de 2029 y 2030.
“Va a ser realmente emocionante medir algo que nadie ha medido antes y producir datos que contribuyan a nuestra comprensión del sistema climático”, concluyó el Dr. Baggenstos.
