Las rocas de la Tierra pueden absorber una cantidad impactante de carbono

Las profundidades del planeta ofrecen una solución potencial para el cambio climático.viernes, 10 de enero de 2020

He estado llevando alrededor de 12 kilos de carbono durante toda mi vida adulta. También has estado transportando carbono: aproximadamente el 18 por ciento de tu cuerpo está formado por átomos de carbono. Todos esos átomos estuvieron alguna vez en los alimentos que comimos y, antes de eso, en el aire, en los océanos, en las rocas y en otras formas de vida. El carbono, un elemento que nació de las estrellas en explosión, es esencial para todas las formas de vida y, por lo tanto, puede ser sorprendente que más del 90 por ciento del carbono del planeta se encuentre bajo tierra.

Aún más notable es el descubrimiento de que la vida, en forma de microbios y bacterias, prospera kilómetros por debajo de nuestros pies en tal abundancia que su masa de carbono total es hasta 400 veces mayor que los 7.700 millones de seres humanos en la superficie. Que uno de los ecosistemas más grandes de la Tierra se encuentre en el interior del planeta es solo uno de los varios descubrimientos del proyecto de una década del Observatorio del Carbono Profundo (Deep Carbon Observatory; DCO) que reunió a 1.200 investigadores de 55 naciones para explorar el funcionamiento interno de nuestro planeta.

El DCO se lleva  a cabo en Washington, DC del 24 al 26 de octubre con cientos de científicos de todo el mundo reunidos para compartir y celebrar los resultados.

"Ahora entendemos que la biosfera de la Tierra y su geosfera son un sistema integrado y complejo, y el carbono es la clave", dice el director ejecutivo de DCO Robert Hazen de la Carnegie Institution for Science. "Esta es una forma fundamentalmente nueva de pensar sobre nuestro planeta", dice Hazen en una entrevista.

Durante la última década, el DCO lanzó 268 proyectos y realizó 1.400 estudios revisados por pares. Aquí hay algunos aspectos destacados de las docenas, si no cientos de nuevos descubrimientos asombrosos sobre la Tierra profunda, incluido su papel en el inicio de la vida.

Carbono en el interior y en el exterior

El carbono de las plantas y de los animales se penetra profundamente en la tierra a través del proceso de subducción, cuando las placas oceánicas se hunden debajo de las placas continentales, durante cientos de millones de años. Este carbono que alguna vez estuvo vivo se descubrió dentro de los diamantes que se formaron entre 410 y 660 kilómetros debajo de la superficie. Dado el tiempo suficiente, ese carbono, en forma de diamantes, rocas o como emisiones de dióxido de carbono emitidas por los volcanes, regresa a la superficie, donde el sol brilla una vez más.

En otras palabras, al igual que nosotros, nuestro planeta está constantemente ingiriendo y exhalando carbono, a menudo en forma de dióxido de carbono (CO2). Este ciclo de carbono una vez estable ha sido interrumpido por nuestra aceleración del retorno del carbono a la superficie al desenterrar y quemar cantidades masivas de hidrocarburos: petróleo, gas y carbón. Al mismo tiempo, la tala de bosques, la construcción de ciudades y rutas y la transformación de la superficie han afectado la capacidad del planeta para ingerir carbono.

Esta interrupción del ciclo del carbono es lo que llamamos crisis climática, dice Hazen.

"El cambio climático plantea una amenaza existencial para la humanidad, no para el futuro lejano sino para la próxima generación o dos", dice.

En los próximos 20 a 40 años, deben eliminarse las emisiones de CO2 de los combustibles fósiles y deben eliminarse grandes cantidades de CO2 que ya están en la atmósfera para evitar niveles muy peligrosos de calentamiento global.

Sin embargo, el nuevo conocimiento sobre el ciclo profundo del carbono revelado por el DCO le da esperanza a Hazen. Hay métodos naturales de secuestro de carbono que son "increíblemente poderosos", dice.

Viendo crecer la roca

Uno de estos métodos de secuestro implica una gran roca levantada del manto superior de la Tierra en lo que ahora es el país de Omán. Conocida como la Ofiolita de Samail, la meteorización y la vida microbiana dentro de la roca eliminan el dióxido de carbono del aire y lo convierten en minerales de carbonato.

El proceso es tan efectivo que "se puede ver cómo el dióxido de carbono se absorbe de la atmósfera y se deposita como rocas ante sus propios ojos", dice Hazan.

Los experimentos que bombean fluidos ricos en carbono en la formación de roca ofiolita muestran que los minerales de carbonato se forman muy rápidamente. Potencialmente, eso podría eliminar miles de millones de toneladas de CO2 de la atmósfera, aunque sería un gran proyecto y muy diferente para Omán, que depende de sus ingresos petroleros, dice.

Los ofiolitos también se encuentran en América del Norte, África y otros lugares. Otra forma natural de secuestro de carbono involucra rocas de formaciones de basalto como las que se encuentran en Hawai que pueden absorber CO2 del aire cuando son trituradas. En Islandia, otro proyecto de secuestro natural de DCO, CarbFix, consiste en inyectar fluidos que contienen carbono en el basalto y observar su conversión en sólidos.

Estos nuevos descubrimientos sobre la capacidad de la Tierra para absorber carbono "me generan un enorme optimismo", dice Hazen.

Conociendo la vida extraterrestre

El DCO también ha impulsado el optimismo sobre las posibilidades de vida en otros planetas. Los diamantes puros no están hechos más que de carbono, pero la mayoría contienen pequeñas impurezas. Pueden hacer joyas de mala calidad, pero no tienen precio en la investigación. Estas impurezas, llamadas inclusiones, han revelado el metano "abiótico" como fuente de energía para la vida en la Tierra.

Cuando el agua se encuentra con el omnipresente olivino mineral bajo presión intensa, la roca se transforma en otro mineral, en serpentina, mientras produce metano abiótico. Si los microbios pueden vivir usando la energía química de las rocas ante un rango de calor extremo y presiones tan profundas, eso puede ser cierto en otros cuerpos planetarios.

El descubrimiento también alimenta la proposición de que la vida se originó y evolucionó primero en las profundidades de la tierra, no en los océanos como se cree.

"El Observatorio del Carbono Profundo ha generado evidencia importante" para esta hipótesis, dice Jesse Ausubel de la Universidad Rockefeller y asesor científico de la Fundación Alfred P. Sloan.

Los diamantes también proporcionaron a los investigadores de DCO evidencia de que la tierra profunda tiene más agua que todos los océanos del mundo, que en gran parte se encuentra dentro de los cristales de minerales como iones en lugar de agua líquida. Al igual que con el carbono, se cree que la subducción de las grandes placas continentales y oceánicas ha llevado el agua a las profundidades del planeta.

Alarmas de la Tierra

Los proyectos de DCO que monitorean los gases provenientes de los volcanes resultaron en la primera detección de un cambio en la relación de emisiones de CO2 a dióxido de azufre (SO2) antes de la erupción de un volcán en Costa Rica, ofreciendo un potencial sistema de alerta temprana.

"Era solo una teoría de que la proporción de gas podría cambiar antes de una erupción, pero el DCO nos permitió ir a averiguarlo", dijo Sami Mikhail, de la Universidad de St Andrews. "Esto podría funcionar como un timbre, avisándonos cuando alguien está en la puerta".

Varios volcanes cerca de áreas pobladas, incluyendo Tungurahua, Ecuador, Etna, Italia y Soufriere Hills, Montserrat ahora están siendo monitoreados. Esas y otras estaciones de monitoreo de volcanes también han proporcionado evidencia definitiva de que las emisiones de CO2 de los volcanes son una pequeña fracción en comparación con las de la quema de combustibles fósiles. Algunos negadores del clima han culpado a los volcanes por el aumento de la concentración de CO2 en la atmósfera.

El futuro del DCO

Si bien el mandato del DCO ha finalizado, la comunidad global de científicos de carbono profundo continuará realizando investigaciones existentes y nuevas con el apoyo de subvenciones de la NASA, la National Science Foundation (Fundación Nacional para la Ciencia), la German Research Foundation (Sociedad Alemana de Investigación), el Canadian Institute for Advanced Research (Instituto Canadiense para la Investigación Avanzada) y otras instituciones.

El Institut du Physique de Globe du Paris (Instituto de Física del Globo de París) funcionará como una nueva sede.

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