Hielo antártico describe 11.000 veranos e inviernos del planeta

El estudio es el primer registro estacional de temperaturas de este tipo en todo el mundo.

Mediante el análisis de testigos de hielo de la Antártida, científicos han revelado la visión más detallada hasta ahora de la historia climática reciente del planeta.

En la investigación se incluyen las temperaturas estivales e invernales que se remontan 11.000 años atrás, hasta el comienzo de lo que se conoce como Holoceno.

El estudio, que se publica en la revista ‘Nature’, es el primer registro estacional de temperaturas de este tipo en todo el mundo.

“El objetivo del equipo de investigación era ampliar los límites de lo posible con las interpretaciones del clima del pasado, y para nosotros eso significaba tratar de entender el clima en las escalas de tiempo más cortas, en este caso estacionalmente, de verano a invierno, año por año, durante muchos miles de años”, explica Tyler Jones, autor principal del estudio, y profesor asistente de investigación y becario en el Instituto de Investigación Ártica y Alpina (INSTAAR, por sus siglas en inglés).

El estudio también valida un aspecto de una antigua teoría sobre el clima de la Tierra que no se había demostrado anteriormente: cómo responden las temperaturas estacionales de las regiones polares a los ciclos de Milankovitch. El científico serbio Milutin Milankovitch planteó hace un siglo la hipótesis de que los efectos colectivos de los cambios en la posición de la Tierra con respecto al Sol -debidos a las lentas variaciones de su órbita y su eje- son un fuerte motor del clima terrestre a largo plazo, incluido el inicio y el final de las glaciaciones (antes de cualquier influencia humana significativa sobre el clima).

“Me entusiasma especialmente que nuestro resultado confirme una predicción fundamental de la teoría utilizada para explicar los ciclos climáticos de las eras glaciales de la Tierra: que la intensidad de la luz solar controla las temperaturas estivales en las regiones polares y, por tanto, también la fusión del hielo”, afirma Kurt Cuffey, coautor del estudio y profesor de la Universidad de California en Berkeley.

Estos datos más detallados sobre los patrones climáticos a largo plazo del pasado también proporcionan una importante base de referencia para otros científicos, que estudian las repercusiones de las emisiones de gases de efecto invernadero de origen humano en nuestro clima actual y futuro. Al conocer qué ciclos planetarios se producen de forma natural y por qué, los investigadores pueden identificar mejor la influencia humana en el cambio climático y sus repercusiones en las temperaturas globales.

“Esta investigación es algo con lo que los seres humanos pueden identificarse realmente, porque en parte experimentamos el mundo a través del cambio de las estaciones: documentar cómo ha variado la temperatura en verano e invierno a lo largo del tiempo nos ayuda a entender el clima”, destaca Jones.

Los científicos de todo el mundo llevan mucho tiempo estudiando el clima de la Tierra en el pasado utilizando núcleos de hielo recogidos en los polos. Estas delgadas columnas cilíndricas de hielo, perforadas en antiguas capas de hielo (sobre todo en la Antártida y Groenlandia), proporcionan valiosos datos a largo plazo atrapados en el tiempo sobre todo tipo de fenómenos, desde las concentraciones atmosféricas pasadas de gases de efecto invernadero hasta las temperaturas pasadas del aire y los océanos.

El núcleo de hielo de la división de la capa de hielo de la Antártida Occidental (WAIS), el más largo jamás perforado por investigadores estadounidenses, mide 11.171 pies (unos 3.400 metros) de largo y 12 centímetros de diámetro, y contiene datos de hace 68.000 años.

Los testigos de hielo como éste se cortan cuidadosamente en secciones más pequeñas que pueden transportarse y almacenarse de forma segura o analizarse en laboratorios de testigos de hielo de todo el país, como el Laboratorio de Isótopos Estables de la Universidad de California en Boulder.

Para este estudio, los investigadores analizaron un registro continuo de las proporciones de isótopos de agua del núcleo de hielo WAIS. Las relaciones entre las concentraciones de estos isótopos (elementos con el mismo número de protones pero distinto número de neutrones) revelan datos sobre las temperaturas y la circulación atmosférica del pasado, incluidas las transiciones entre edades de hielo y periodos cálidos en el pasado de la Tierra.

Sin embargo, medir los cambios estacionales en la historia de nuestro planeta a partir de los núcleos de hielo es especialmente difícil, debido al detalle que requieren sus escalas temporales más cortas. Un proceso que tiene lugar en las capas de hielo, conocido como difusión o alisamiento natural, puede difuminar estos detalles.

Estos isótopos del agua no suelen permanecer en un mismo lugar en la capa superior de hielo, sino que se desplazan por caminos interconectados (similares a las bolsas de aire de la espuma de poliestireno) a medida que cambian de estado entre vapor y hielo, a lo largo de décadas o siglos, antes de solidificarse suficientemente.

Este proceso puede “difuminar” los datos que los investigadores tratan de examinar. Pero gracias a los testigos de hielo de alta calidad de la capa de hielo de la Antártida Occidental, a las mediciones de altísima resolución y a los avances en el análisis de testigos de hielo de los últimos 15 años, el equipo pudo corregir la difusión presente en los datos y completar el estudio.

“Incluso más allá de eso, tuvimos que desarrollar métodos completamente nuevos para tratar estos datos, porque nadie los había visto antes. Tuvimos que ir más allá de lo que nadie había hecho antes”, asegura Jones.

Aunque el estudio detalla la historia del clima de la Tierra, el trabajo que hay detrás tiene su propia historia. Durante más de tres décadas, los investigadores del Laboratorio de Isótopos Estables de INSTAAR han estudiado una variedad de isótopos estables -formas no radiactivas de átomos con firmas moleculares únicas- que se encuentran en todas partes, desde el interior de los núcleos de hielo y el carbono del permafrost hasta el aire de nuestra atmósfera. Jones se incorporó al laboratorio en 2007 como estudiante de máster y nunca se ha ido.

“Recuerdo perfectamente que en 2013 entré en el despacho de mi asesor, Jim White, y le mostré que íbamos a ser capaces de obtener valores de verano e invierno en este registro de los últimos 11.000 años, algo extremadamente raro. A nuestro entender, nadie lo había hecho antes –explica Jones–. Nos miramos y dijimos: ‘Vaya, esto va a ser algo realmente importante'”.

Después se tardó casi una década en averiguar la forma adecuada de interpretar los datos, procedentes de testigos de hielo perforados muchos años antes de aquella reunión.

Bruce Vaughn, coautor y científico jefe del proyecto y director del Laboratorio de Isótopos Estables, y Bradley Markle, coautor del estudio y profesor adjunto de INSTAAR y del Departamento de Geología, estuvieron allí para recoger el hielo de la Antártida Occidental que se envió de vuelta y se analizó.

El siguiente paso del equipo es intentar interpretar los testigos de hielo de alta resolución de otros lugares -como el Polo Sur y el noreste de Groenlandia, donde ya se han perforado testigos- para comprender mejor la variabilidad climática de nuestro planeta.

“Los humanos tenemos una curiosidad fundamental por saber cómo funciona el mundo y qué ha ocurrido en el pasado, porque eso también puede ayudarnos a entender lo que podría ocurrir en el futuro”, concluye Jones.

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