Revista UNAM<\/p>\n
Guillermo N. Murray-Tortarolo<\/p>\n
Resumen Hielo\u2026<\/p>\n
Raramente pensamos en \u00e9l si no es para enfriar el agua de lim\u00f3n o el refresco. No obstante, cubre una d\u00e9cima parte de la superficie de nuestro planeta. Lejos de ser est\u00e1tico, el hielo guarda historias en las part\u00edculas de polvo y las burbujas que quedan atrapadas en su interior. En particular, la nieve de los casquetes polares y los glaciares ha retenido la historia de nuestra humanidad, de la vida, de la evoluci\u00f3n de nuestro planeta y hasta del espacio.<\/p>\n
En este art\u00edculo te contar\u00e9 un par de las muchas, muchas historias que se encuentran congeladas en los hielos perpetuos terrestres. Primero, te llevar\u00e9 a las part\u00edculas de plomo atrapadas en el Polo Norte y te hablar\u00e9 de c\u00f3mo reconstruyen la historia de nuestra humanidad. Despu\u00e9s, daremos un salto espacial y te dir\u00e9 la manera en que el berilio congelado nos ayuda a entender la historia de nuestro Sol. Finalmente, conoceremos el riesgo que el cambio clim\u00e1tico implica para este recurso hist\u00f3rico y la memoria que podr\u00edamos perder si el hielo polar se derrite.
\nPalabras clave: n\u00facleo de hielo, testigo de hielo, is\u00f3topos, contaminaci\u00f3n por plomo, glaciares, calentamiento global.<\/p>\n
Introducci\u00f3n<\/p>\n
Cuando pensamos en el hielo polar, muy posiblemente nos imaginemos a un oso blanco hibernando: metido en su c\u00e1lida cueva, bajo tres o cuatro metros de nieve, en un enorme desierto blanco. Tal vez tambi\u00e9n recordemos a las focas que se sumergen en el fondo marino, por debajo de la capa congelada y algunos otros \u2014tal vez la mayor\u00eda\u2014 piensen inmediatamente en Pap\u00e1 Noel y su casa de elfos. Pero lo que muy pocos se imaginan es que ese hielo milenario, que parece inerte y poco atractivo, es en realidad un gran historiador de nuestro planeta. Muchas de sus capas guardan la memoria de guerras, hambrunas, el surgimiento y ca\u00edda de imperios completos, erupciones volc\u00e1nicas y cambios globales en el clima. El registro del paso de nuestra humanidad se encuentra all\u00ed congelado, en la cri\u00f3sfera terrestre, esperando a ser excavado y estudiado. En este art\u00edculo te voy a platicar sobre este contador de historias congeladas y c\u00f3mo el calentamiento global podr\u00eda hacernos perder memorias a\u00fan desconocidas. Una de las caracter\u00edsticas m\u00e1s interesantes de los polos es que la precipitaci\u00f3n es menor que en una zona des\u00e9rtica, pese a la enorme cantidad de nieve que aparentan tener. Los casquetes polares presentan lluvias promedio de 350 mil\u00edmetros al a\u00f1o; en comparaci\u00f3n, el desierto de Chihuahua recibe entre 150 a 400 mil\u00edmetros al a\u00f1o, pero con la diferencia de que cae en forma de nieve, la cual eventualmente se convierte en hielo.<\/p>\n
En otras palabras, el hielo que vemos en el Polo Norte o Sur se ha acumulado all\u00ed a trav\u00e9s de miles de millones de a\u00f1os. Al caer, la nieve hace dos cosas: atrapa polvo de la atm\u00f3sfera y encierra mol\u00e9culas de aire dentro de su estructura. Lo interesante es que, debido a diferencias en la densidad del hielo y la nieve, as\u00ed como la falta de actividad biol\u00f3gica, las capas de nieve nuevas no se mezclan con las del pasado, que pueden ser del a\u00f1o anterior o, incluso, las de hace un mill\u00f3n de a\u00f1os.<\/p>\n
Como resultado, si excavamos unos metros de este hielo tendremos una radiograf\u00eda del estado de la atm\u00f3sfera de hace un par de milenios y si intentamos algunos kil\u00f3metros, \u00a1tendremos la historia atmosf\u00e9rica de cientos de miles de a\u00f1os! Adem\u00e1s, esta memoria congelada captura toda clase de part\u00edculas, por ejemplo: di\u00f3xido de carbono, metano, plomo y ox\u00edgeno. Cada elemento, is\u00f3topo y mol\u00e9cula viene con su propia historia, atrapada por millones de a\u00f1os, y de la que es necesario descifrar lo que nos quieren contar. Es como si tuvieran su propia contrase\u00f1a que necesita ser descifrada para acceder a una memoria y una historia milenaria. Este es justamente el trabajo de algunos cient\u00edficos (glaci\u00f3logos, ge\u00f3logos, geof\u00edsicos y bi\u00f3logos): entender y descifrar el lenguaje, as\u00ed como la historia que nos cuenta cada part\u00edcula en el hielo. Se ha avanzado much\u00edsimo en este campo; por ejemplo, ahora se sabe que el ox\u00edgeno dice cu\u00e1nto llov\u00eda en anta\u00f1o o que el di\u00f3xido de carbono y metano indican qu\u00e9 tan caliente era nuestro planeta. Sin embargo, todav\u00eda queda mucho por descifrar y cada d\u00eda salen a la luz nuevos relatos de nuestro pasado congelado. Hoy les contar\u00e9 dos de los relatos m\u00e1s recientes y fascinantes que los cient\u00edficos lograron descifrar este a\u00f1o: el del plomo y c\u00f3mo se liga profundamente con las actividades mineras de la humanidad; y el del berilio y su relaci\u00f3n con la actividad solar.<\/p>\n
Plomo congelado y la miner\u00eda Durante la historia de nuestro planeta, el plomo ha estado pr\u00e1cticamente enterrado. De hecho, fuera de las por poco invisibles part\u00edculas enviadas por las erupciones volc\u00e1nicas, este elemento era casi inexistente en la atm\u00f3sfera antes del origen de la industria humana. Una vez que la humanidad comenz\u00f3 a desarrollarse, aument\u00f3 la fascinaci\u00f3n por los metales preciosos, las joyas, y despu\u00e9s el petr\u00f3leo y el carb\u00f3n, todos ellos ubicados en el subsuelo. Para satisfacer esta creciente necesidad, comenzamos a darle vuelta a la tierra (y a la Tierra), a hacer hoyos, huecos, t\u00faneles para sacar todo lo que estaba debajo.<\/p>\n
A\u00fan no exist\u00eda la maquinaria, por lo que se emplearon esclavos para picar piedra en b\u00fasqueda de minerales preciosos. Se origin\u00f3 una econom\u00eda mundial basada en el oro y con ella prosperaron y cayeron imperios, y, por otro lado, el plomo se us\u00f3 para crear armamentos y construcciones. De cada pedacito de tierra obtenido se desprendi\u00f3 polvo; diminutas part\u00edculas se fueron volando por todos lados y algunas de ellas incluso llegaron a los polos y a los hielos perpetuos de los glaciares alpinos. Con esto volvemos a nuestra historia congelada y al hielo perpetuo, que se dedic\u00f3 a recolectar ese polvo a\u00f1o con a\u00f1o, registrando la historia de nuestra actividad minera y de nuestro frenes\u00ed por lo enterrado. All\u00ed el plomo se mantuvo congelado dentro del hielo glaciar y polar, por miles de a\u00f1os, hasta que el pionero Joseph R. McConell y colaboradores decidieron sacarlo para descifrar su historia.<\/p>\n
Ellos colectaron n\u00facleos de hielo en cinco puntos de Groenlandia y en hielos perpetuos rusos (ver imagen 1), donde midieron la concentraci\u00f3n de plomo de cada cent\u00edmetro y, mediante otros indicadores, determinaron el a\u00f1o aproximado de proveniencia. Es decir, para cada uno de los \u00faltimos 2100 a\u00f1os, realizaron un estimado de la cantidad de plomo que circulaba en la atm\u00f3sfera. Ligaron cada per\u00edodo de cambio en las concentraciones de plomo con lo que suced\u00eda en la historia de la humanidad, particularmente en Europa. Sus resultados fueron publicados en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (pnas) en marzo de 2019 y r\u00e1pidamente hicieron eco en las redes sociales.<\/p>\n
Recuperada de: http:\/\/earthobservatory.nasa.gov\/Features\/Paleoclimatology_IceCores\/. Los autores mostraron c\u00f3mo diferentes momentos de la humanidad modificaron la actividad minera en Europa y Asia. Por ejemplo, durante el surgimiento y auge del Imperio romano la concentraci\u00f3n de plomo congelado aument\u00f3 casi diez veces como resultado de la creaci\u00f3n de armamento, decay\u00f3 con cada una de las plagas que azot\u00f3 al imperio, resurgi\u00f3 en per\u00edodos de crecimiento econ\u00f3mico y finalmente lleg\u00f3 a un m\u00ednimo con su ca\u00edda.<\/p>\n
De all\u00ed permaneci\u00f3 estable hasta el reinado de Carlomagno y la Edad Media, donde creci\u00f3 exponencialmente por casi mil a\u00f1os (cien veces en total), consecuencia del gusto europeo por la plata, hasta la llegada de la peste bub\u00f3nica y las hambrunas de la tard\u00eda Edad Media que trajeron una ca\u00edda abrupta en la actividad humana y, por lo tanto, en la concentraci\u00f3n de plomo polar. Finalmente, con el inicio y auge de la Revoluci\u00f3n Industrial, se dio el \u00faltimo gran brinco pues la concentraci\u00f3n registrada de plomo increment\u00f3 228 veces como resultado de la extracci\u00f3n de carb\u00f3n y petr\u00f3leo. En los \u00faltimos tiempos, la concentraci\u00f3n atmosf\u00e9rica nuevamente se dispar\u00f3 (por el uso de gasolinas con plomo durante la d\u00e9cada de los ochenta), para caer abruptamente al inicio de 1990, cuando se prohibi\u00f3 este metal en los combustibles y se sustituy\u00f3 por productos de nitr\u00f3geno.<\/p>\n
Actualmente, el dep\u00f3sito de plomo se ha estabilizado, pero sigue siendo 60% mayor que antes de la Edad Media. La belleza de esta simple l\u00ednea de tiempo recae en pensar justamente todo lo que hay detr\u00e1s. La marcada tendencia de aumento temporal coincide con el surgimiento de nuevas tecnolog\u00edas basadas en la industria extractiva, del hallazgo de nuevas minas, la importaci\u00f3n de minerales de Am\u00e9rica y per\u00edodos de riqueza econ\u00f3mica. En particular, destaca la creaci\u00f3n de una econom\u00eda basada en monedas y el auge de los mercados de plata. No obstante, todos los momentos de incremento parecen culminar en grandes guerras, enfermedades o hambrunas, que cambian la tendencia. Sobre todo, la peste bub\u00f3nica, que acab\u00f3 con la tercera parte de la poblaci\u00f3n europea, tiene una se\u00f1al clara en el registro, a causa de una ca\u00edda en las actividades mineras de la regi\u00f3n.<\/p>\n
Esta bella historia es el hallazgo m\u00e1s reciente de los cuentos del hielo, aunque hace unos a\u00f1os, cient\u00edficos de distintas partes del mundo hallaron otro elemento que, lejos de contarnos lo que pasa aqu\u00ed en la Tierra, nos narra la historia de nuestro sistema solar, especialmente del Sol. Veamos de qu\u00e9 se trata. El berilio fugaz y los rayos c\u00f3smicos Casi todos los rayos c\u00f3smicos que recibe la Tierra provienen del exterior del sistema solar, causados principalmente por la explosi\u00f3n de supernovas.<\/p>\n
El hielo, como el gran historiador que es, procura registrar su paso. Esto sucede ya que al llegar a la atm\u00f3sfera terrestre, los rayos interact\u00faan con elementos que se encuentran all\u00ed (principalmente nitr\u00f3geno) y generan la creaci\u00f3n de algo muy particular: is\u00f3topos de berilio diez (10Be), causados exclusivamente por esta interacci\u00f3n y aunque se pueden producir en las reacciones nucleares de nuestros reactores y bombas, naturalmente no se encuentran de otra forma en la Tierra. Algo curioso del berilio es que es un elemento que pr\u00e1cticamente no interact\u00faa con nada ni con nadie. No es usado por la vida, no tiene injerencia en reacciones qu\u00edmicas y tampoco desaparece. Como resultado, as\u00ed como se forma en la atm\u00f3sfera, as\u00ed se diluye en el agua y, como habr\u00e1s adivinado, una parte de \u00e9ste termina depositado en el hielo polar (ver imagen 2).<\/p>\n
Lo notable es que la cantidad de radiaci\u00f3n c\u00f3smica recibida por la Tierra no es siempre la misma. Las variaciones en el campo magn\u00e9tico solar llevan a fluctuaciones en la cantidad de rayos c\u00f3smicos que entra a nuestro planeta. Entre m\u00e1s d\u00e9bil sea este \u201cescudo protector\u201d, mayor ser\u00e1 la cantidad de rayos que recibiremos. De esta forma, per\u00edodos con baja actividad solar se traducen en un aumento de berilio en el hielo y viceversa.<\/p>\n
Por lo tanto, si midi\u00e9ramos la concentraci\u00f3n del is\u00f3topo de berilio en un n\u00facleo de hielo, se podr\u00eda reconstruir la historia de la actividad solar pasada. No obstante, este is\u00f3topo es casi inexistente, con cerca de diez mil \u00e1tomos en un gramo de hielo (que tiene 9\u00d710\u00b2\u00b2 \u00e1tomos, o, en otras palabras, menos del 0.0000000000001% de berilio en cada gramo de hielo) y hasta hace muy poco no ten\u00edamos la tecnolog\u00eda para poder medirlo. Friedhelm Steinhilber y colaboradores fueron los primeros en tener acceso a la tecnolog\u00eda necesaria. Ellos dise\u00f1aron el experimento para colectar, medir y reportar las concentraciones de dicho is\u00f3topo en el hielo polar para entender la historia de nuestro Sol. Sus resultados, publicados en la revista pnas en abril de 2012, representan la primera reconstrucci\u00f3n de los cambios en la irradiancia solar en los \u00faltimos 9,000 a\u00f1os. Los autores mostraron ciclos en los picos de actividad solar cada mil a\u00f1os, los cuales han disminuido lentamente para llegar a un m\u00ednimo en la actualidad. Los resultados arrojaron que el calentamiento global en que vivimos hoy en d\u00eda no es consecuencia de una actividad solar extraordinaria, pues \u00e9sta se encuentra en su valor m\u00e1s bajo de los \u00faltimos 9,000 a\u00f1os.<\/p>\n
Una memoria que se derrite Ninguna memoria es eterna, especialmente cuando decidimos guardarla en el hielo de un planeta que aumenta de temperatura d\u00eda con d\u00eda. El impacto del calentamiento global al que nos enfrentamos no s\u00f3lo incluye el derretimiento de los casquetes polares (y la consecuente expansi\u00f3n del oc\u00e9ano); sino tambi\u00e9n la p\u00e9rdida de una memoria hist\u00f3rica guardada en sus burbujas y polvo. Se trata de un recurso fundamental para el equilibrio t\u00e9rmico y radiativo de la tierra, as\u00ed como para el recuento de la historia de la vida terrestre y de nuestra humanidad, que se pierde lentamente. Desconocemos cu\u00e1ntas aventuras estar\u00e1n guardadas en otros elementos y qu\u00e9 otras cosas a\u00fan nos faltan por descubrir all\u00ed atrapadas y congeladas.<\/p>\n
Por suerte, algunos centros de investigaci\u00f3n como el Scott Polar Research Institute en el Reino Unido o el National Ice Core Laboratory en Estados Unidos, preservan n\u00facleos para futuras investigaciones. Al menos as\u00ed, parte de la memoria hist\u00f3rica polar se encuentra resguardada para descubrirla en el futuro. Como \u00faltima nota, si consideran el hielo polar como lejano, deben saber que no se encuentra \u00fanicamente en lugares remotos, los glaciares que est\u00e1n en nuestras propias monta\u00f1as tambi\u00e9n resguardan muchas an\u00e9cdotas: los del Popocat\u00e9petl e Iztacc\u00edhuatl (ver imagen 3), Pico de Orizaba, Nevado de Toluca y Nevado de Colima podr\u00edan contener la historia del paso de todas las civilizaciones de Mesoam\u00e9rica o del clima regional y sus cambios en los \u00faltimos milenios. \u00c9stos se est\u00e1n perdiendo a un ritmo demasiado r\u00e1pido y con ello las historias que contienen; por ejemplo, se estima que el Iztacc\u00edhuatl es el de mayor riesgo de perder todo el hielo que lo cubre en los pr\u00f3ximos cinco o diez a\u00f1os, y que aun los m\u00e1s altos, como el Pico de Orizaba, se extingan en este siglo.<\/p>\n
Glaciares-mexicanos-a-punto-de-extinguirse\/.<\/p>\n
A pesar de que existe el riesgo de perder estas memorias, tambi\u00e9n hay una oportunidad de hacer algo por ellas. Hacen falta nuevos cient\u00edficos con ganas de subir miles de metros a extraer hielo para llevar las muestras congeladas a un laboratorio y a descifrar los cuentos de este helado historiador. Y qui\u00e9n sabe, a lo mejor podr\u00edas ser t\u00fa el pr\u00f3ximo glaci\u00f3logo que descifre una nueva historia. Referencias<\/p>\n
McConnell, J. R., Wilson, A. I., Stohl, A., Arienzo, M. M., Chellman, N. J., Eckhardt, S., Thompson, E. M., Pollard, A. M. & Steffensen, J. P. (2018). Lead pollution recorded in Greenland ice indicates European emissions tracked plagues, wars, and imperial expansion during antiquity. Proceedings of the National Academy of Sciences, 115(22), 5726-5731. doi: https:\/\/doi.org\/ 10.1073\/pnas.1721818115.
\nPetit, J. R., Jouzel, J., Raynaud, D., Barkov, N. I., Barnola, J. M., Basile, I., Bender, M, Chappellaz, J., Davis, M., Delaygue, G., Delmotte, M., Kotlyakov, V. M., Legrand, M., Lipenkov, V. Y., Lorius, C., P\u00c9pin, L., Ritz, C., Saltzman, E. & Stievenard, M. (1999). Climate and atmospheric history of the past 420,000 years from the Vostok ice core, Antarctica. Nature, 399(6735), 429. doi: https:\/\/doi.org\/10.1038\/20859.
\nSteinhilber, F., Abreu, J. A., Beer, J., Brunner, I., Christl, M., Fischer, H., Heikkil\u00e4, U., Kubik, P. W., Mann, M., McCracken, K. G., Miller, H., Miyahara, H., Oerter, H. & Frank Wilhelms (2012). 9,400 years of cosmic radiation and solar activity from ice cores and tree rings. Proceedings of the National Academy of Sciences, 109(16), 5967-5971. doi: https:\/\/doi.org\/10.1073\/pnas.1118965109.<\/p>\n
Recepci\u00f3n: 01\/08\/2019. Aprobaci\u00f3n: 22\/11\/2019<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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