¿Las amenazas a la cubierta de hielo en la Antártida Occidental vienen desde abajo o desde arriba?

Iosu Marruedo. Biólogo

La Noticia:
La revista de la Geological Society de Londres, en su número 461 del 29 de mayo de 2017, ha dado a conocer el resultado de un nuevo inventario de volcanes subglaciales en la Antártida realizado por Maximillian van Wyk de Vries, Robert G. Bingham y Andrew S, Hein.
Estos científicos de la Escuela de Geociencias de la Universidad de Edimburgo, dirigidos por Robert Bingham, han encontrado 91 volcanes, desconocidos hasta hoy, ocultos bajo la capa de hielo de la Antártida Occidental.
Bingham y su equipo identificaron los volcanes examinando un conjunto de datos existente llamado Bedmap2, que no es otra cosa que una colección de exploraciones  de radar de penetración en el suelo realizadas desde aviones o vehículos que se desplazan sobre la superficie.
Los escáneres muestran el perfil del "suelo" de roca  unos 4 km bajo el hielo. El equipo identificó las estructuras cónicas como posibles volcanes.
A continuación, los investigadores verificaron si los conos coincidían con otros datos de imágenes satelitales, tales como deformaciones sutiles de la superficie del hielo directamente por encima de los posibles volcanes, considerando también las variaciones de gravedad y campo magnético.
Identificaron 180 conos, eliminando 50 porque no reunieron garantías suficientes al enfrentarlos con esos otros datos.
Establecieron una cuenta final de 138 volcanes bajo el hielo, de los que 47 ya eran conocidos porque sus cimas sobresalen a través del hielo.
Los volcanes descubiertos tienen una altura que oscila entre los 100 y los 3850 metros, con 29 de más de 1000 metros. Se desconoce todavía su grado de actividad.
Bingham cree que el número de volcanes puede ser aún mayor, ya que la información de radar penetrante necesaria para explorar bajo la plataforma de Ross es todavía escasa.
Si es así, esto podría significar que la capa de hielo de la Antártida Occidental oculta uno de los sistemas volcánicos más grandes del mundo, el Rift Antártico, comparable al más grande conocido hasta hoy, el sistema del Rift Valley en África Oriental.

Figura1: El continente Antártico, mapa de elevación una vez desprovisto de su capa de hielo. Los márgenes del Rift se representan en verde. Llama la atención el hecho de que la mayor parte de la Tierra de Marie Byrd (Antártida Occidental, en tonos de azul) se encuentra por debajo del actual nivel del mar y es el lugar sobre el que se encuentran los glaciares "inestables".

Figura 2.: El Continente Antártico. Se señalan algunos de los volcanes identificados en el nuevo inventario. Los límites del Sistema Rift se representan con trazo rojo. Las flechas rojas señalan el hipotético desplazamiento de los bloques de Corteza terrestre a ambos lados de la fractura.

Los antecedentes:
La existencia de un sistema Rift Antártico es conocida desde hace bastantes años atrás.
Como botón de muestra, y por coincidir en el tiempo con el lanzamiento y auge de la Teoría del Cambio Climático, citaré este artículo de 1991 de la American Geophysycal Union : Geophysycal studies of the West Antarctic Rift System.
Hasta el día de hoy, han sido muchas las publicaciones que hacen referencia al sistema Rift Antártico; es elemento común a todas ellas la certeza de su existencia y el escaso conocimiento sobre su grado de actividad. No olvidemos que la cubierta de casi 4000 m de hielo dificulta enormemente el conocimiento de los fenómenos y procesos que están ocurriendo en la corteza terrestre subyacente.

Pero de entre todas estas publicaciones quisiera destacar una, por su brillantez y valor predictivo:
Se trata de este artículo publicado en noviembre de 2013 en la revista Nature Geoscience. En él, se hace referencia a las investigaciones llevadas a cabo por el equipo de Doug Wiens (Universidad de Washington en St. Louis, EEUU) en el Territorio de Marie Byrd,  en las que utilizando el despliegue de una red sísmica identificaron dos ráfagas de eventos sísmicos entre enero de 2010 y marzo de 2011.
Doug Wiens y su equipo interpretaron esos episodios como terremotos similares a los que ocurren bajo volcanes activos, causados por actividad magmática profunda y que, a veces, preceden a las erupciones.
En conjunto, llegan a la conclusión de que existe una fuerte evidencia de la existencia de actividad magmática. Si bien consideran que es poco probable que las erupciones puedan perforar la cubierta de hielo de 1,2 a 2 km de espesor en esta zona, si es casi seguro que generarían grandes volúmenes de agua de fusión (líquida) que podría afectar significativamente al flujo de la corriente de hielo de los glaciares situados encima, aumentando su inestabilidad.  
Señala Doug Wiens que ..."es muy probable que exista un punto caliente en el manto que produce magma muy por debajo de la superficie"...

Como puedes ver, los antecedentes que apuntan hacia la existencia de actividad magmática bajo la Antártida Occidental tienen más de treinta años y, al menos desde 2011, gracias a la investigación del equipo de Doug Wiens, y ahora en 2017, gracias al trabajo del equipo de Bingham, la evidencia de un punto caliente activo bajo el Territorio de Marie Byrd refuerza la hipótesis de fusión desde abajo (debido al flujo de calor geotérmico) frente a la de fusión desde arriba (promovida por la Teoría del Calentamiento Global).
En este video, puedes ver la proyección hacia el futuro del movimiento de las diferentes placas tectónicas (piezas del puzzle esférico terrestre, en la escala de tiempo geológico); presta especial atención (segundo 26) al continente antártico, observando la fractura y desplazamiento de la actual Antártida Occidental respecto a la Antártida Oriental.

La homología: el Sistema Rift africano.
Pero, ¿qué es un Rift?
El equipo de Bingham establece una homología entre el Sistema Rift Antártico y el bien conocido Sistema Rift Africano.
Debido a la gruesa capa de hielo que cubre la Antártida todavía son escasos los datos del Sistema Rift Antártico, pero observando el mejor estudiado Rift Valley africano podemos comprender el proceso de formación de un Rift y los fenómenos asociados y deducir así, por homología, el pasado y futuro del Sistema Rift Antártico.
En esencia, la formación de un Rift se inicia con el ascenso a través del Manto terrestre de grandes masas de material caliente que presiona contra la base de la Litosfera continental, deformándola (se crean abombamientos y fisuras).
Si las "burbujas" de material caliente del Manto continúan presionando, la Litosfera se fractura, abriéndose un gran valle (Rift) a cuyos lados se levantan los bordes fracturados que forman un paisaje de cadena montañosa de cumbres elevadas. Son frecuentes las "fallas" o fracturas con desplazamiento, en ambos lados de esta herida abierta en la corteza terrestre.
Para entonces, los materiales calientes procedentes del Manto ya se encuentran muy cerca de la superficie o bien, ya han comenzado a salir al exterior. Se inicia la fase de vulcanismo y fenómenos asociados (hidrotermalismo, sismicidad ...).
La corteza terrestre, fracturada, inicia un movimiento de divergencia, separándose los dos bloques (ver flechas de color lila en la imagen inferior). Estos desplazamientos suelen ser muy lentos, pudiendo ir desde unos pocos milímetros hasta 4cm/año, intercalándose periodos de inactividad.
La velocidad del desplazamiento no es homogénea a lo largo de la fractura, lo cual puede ocasionar nuevas tensiones y desgarros entre zonas de divergencia lenta y rápida.

Por la fractura aflora magma a alta temperatura (1100ºC-1400ºC) procedente del Manto terrestre; al enfriarse este magma, pasa a estado sólido, formando nuevas rocas y nueva corteza terrestre.
En la escala de tiempo geológico (milenios), este proceso conduce a la renovación de la corteza terrestre y al cambio de fisonomía de la distribución de los bloques continentales.
Podemos ver todos estos fenómenos en una animación haciendo click aquí.
Así como en este excelente vídeo de la ESA (la única diferencia es la ausencia de la gruesa capa de hielo presente en el rift de la Antártida Occidental):

Las conclusiones:

Sabemos que los fenómenos asociados a la formación de un Rift son:

Deformación de la corteza terrestre. Fracturas y desplazamiento de los bloques fracturados.

Vulcanismo y fenómenos asociados (termalismo, sismicidad ...)

Desplazamiento divergente de los dos bloques de Corteza fracturados (lento y con pausas intermitentes, pero importante a escala geológica).

Elevado flujo geotérmico a lo largo de todo el Sistema Rift, por proximidad a la superficie de los materiales calientes del Manto; en esas zonas la Corteza se adelgaza y fractura.

Si estos fenómenos están ocurriendo bajo el hielo de la Antártida Occidental, la hipótesis de fusión desde abajo (debido al flujo de calor geotérmico), en contraposición a la fusión desde arriba (debido al calentamiento Global) debería ser considerada como agente fundamental en el futuro próximo del continente antártico y su masa de hielo.

También sería servir al interés público y al derecho a una información veraz, que los medios de comunicación contribuyeran a la divulgación de estos importantes avances en el conocimiento del Sistema Clima y demás sistemas Naturales.

P.D. ¿Sabías que el famoso "iceberg gigante" que el pasado 14 de julio se separó de la barrera de hielo Larsen era parte de una plataforma de hielo posada sobre el mar, ubicada sobre el sistema Rift Antártico ? 
La totalidad de los medios de comunicación nacionales y locales (prensa, radio, tv ...) pusieron en relación este hecho con los efectos del Calentamiento Global, es decir, la hipótesis de fusión desde arriba. Ni uno solo se atrevió a mencionar la hipótesis de inestabilidad o fusión desde abajo. ¿Por qué?.

Cambio climático: nueva perspectiva de las emisiones de metano oceánico.

Iosu Marruedo

El metano liberado a la atmósfera es uno de los gases con mayor capacidad para generar efecto invernadero; si lo comparamos con el CO2, el potencial de efecto invernadero del metano es 25 veces mayor (para un periodo de 100 años), aunque su efecto neto es menor debido a su baja concentración en el aire (400 moléculas de CO2 por cada millón de moléculas en el aire frente a una o dos moléculas de metano por millón de moléculas en el aire).
La mayor parte del metano atmosférico proviene de fuentes biológicas: alteración microbiana de restos de organismos vivos en condiciones anaeróbicas (en fondos de pantanos, lagos, arrozales, suelo oceánico...) y de procesos digestivos en rumiantes y termitas.

En los océanos, el metano burbujea hacia arriba desde el suelo oceánico donde se almacena a menudo en forma de hidratos de metano.
Estos hidratos de metano (imagen a la izquierda) están formados por una molécula de metano atrapada en una red cristalina de hielo de agua; se necesitan condiciones de baja temperatura y elevada presión para su constitución.

Suelen alojarse entre los sedimentos del fondo marino (con frecuencia, ocupando los poros de sedimentos arenosos).
Los hidratos de metano son bastante inestables y pueden desorganizarse con facilidad debido a cambios de temperatura, presión o remoción de sedimentos (por ej., deslizamientos por el talud continental, microseísmos ..); cuando esto ocurre, el metano se libera y burbujea hacia la superficie incorporándose a la atmósfera.

El flujo global de metano de las filtraciones frías de los fondos marinos solo se ha estimado para las plataformas continentales, aceptándose un valor comprendido entre 8 y 65 Tm CH4 /año.
Todavía no se ha calculado el valor total de flujos de metano del resto de regiones de suelo oceánico, pero se sospecha que podría llegar a contener 10 veces más carbono que el existente en la atmósfera (y hasta un tercio del carbono de todos los combustibles fósiles); ya está siendo considerado como una nueva fuente de energía de proyección mundial.

Las emisiones de metano procedentes del fondo marino afectan al balance de metano ingresado en la atmósfera y tienen influencia en la acidificación y desgasificación del agua oceánica así como en la distribución de las comunidades quimiosintéticas.

Pero también tienen una importancia relevante en el Sistema Clima a causa de su elevado potencial de efecto invernadero, considerándose como agente de Calentamiento Global.
O al menos esto es lo que se creía hasta ahora .

Figura 1. Emisiones de metano, procedentes de la destrucción de hidratos de metano en el fondo oceánico. (NOAA "Okeanos Explorer" Program.2013).

Durante el verano ártico de 2016 una expedición científica embarcada a bordo del Helmer Hanssen recorrió las costas del archipiélago de Svalbard con el objetivo de evaluar las emisiones de metano procedentes del suelo oceánico en esta región ártica.
El equipo de investigadores estaba encabezado por el biogeoquímico John Pohlman, del US Geological Survey Woods Hole Science Center (Massachusetts, EEUU).
Pohlman y su equipo quedaron muy sorprendidos cuando observaron que al cruzar su barco sobre una filtración de metano caía el nivel de CO2 y aumentaban el oxígeno disuelto y el pH en superficie.
Interpretaron estas observaciones como señales inequívocas de afloramientos de nutrientes desde el suelo oceánico y aumento de la fotosíntesis del fitoplancton.

Esta combinación de datos les lleva a la conclusión de que las mismas fuerzas físicas que empujan las burbujas de metano también están bombeando aguas frías cargadas de nutrientes hacia la superficie, fertilizando las poblaciones de fitoplancton que absorven el CO2.

Ver artículo  con las conclusiones, publicado en el Proceedings of the National Academy of Sciences.

Encontraron que en las aguas sobre las filtraciones de metano se está absorviendo 1900 veces más CO2 que metano emitido.
Estas nuevas observaciones desafían la suposición popular de que el metano infiltrado a la atmósfera aumenta la carga mundial de gases de efecto invernadero provocando más calentamiento.

En la zona de estudio, el beneficio atmosférico del secuestro de CO2 por parte del "fitoplancton fertilizado" es aproximadamente 230 veces mayor que el efecto del calentamiento debido a las emisiones de metano, siendo el balance neto de disminución del efecto invernadero.

La gran pregunta que puede hacerse ahora es si Svalbard es un ejemplo aplicable a otras partes del mundo.
Pohlman es muy prudente al respecto: dice que que no se puede suponer que el efecto fertilizante del metano sea el mismo en todas partes. Incluso en su área de estudio es probable que cambie con las estaciones.
Téngase en cuenta que los datos del equipo de Pohlman fueron recogidos con luz solar casi constante durante el verano ártico (2016). Cabe suponer que durante el invierno, con escasa o ninguna hora de luz, la fotosíntesis se reduciría a casi nada y las emisiones de metano no serían compensadas por la disminución de CO2.
Pero aun así, creo que este descubrimiento hace dos importantes aportaciones a las Ciencias del Clima:
1. Añade nuevo conocimiento sobre las interacciones Atmósfera- Océanos-Seres Vivos.
2. Pone en tela de juicio una de las suposiciones admitidas en la elaboración de modelos climáticos: la que afirma que  "más emisiones de metano equivalen a más efecto invernadero".