Por Jennifer Chu A medida que avanza el cambio climático, se prevé que la circulación de retorno del océano se debilite sustancialmente. Con tal desaceleración, los científicos estiman que el océano absorberá menos dióxido de carbono de la atmósfera. Sin embargo, una circulación más lenta también debería dragar menos carbono de las profundidades oceánicas que, de otro modo, se liberaría de nuevo a la atmósfera. A fin de cuentas, el océano debería mantener su papel en la reducción de las emisiones de carbono de la atmósfera, aunque a un ritmo más lento. Sin embargo, un nuevo estudio realizado por un investigador del MIT concluye que los científicos podrían tener que replantearse la relación entre la circulación del océano y su capacidad a largo plazo para almacenar carbono. A medida que el océano se debilita, podría liberar más carbono de las profundidades del océano a la atmósfera. La razón tiene que ver con una retroalimentación no caracterizada previamente entre el hierro disponible en el océano, el carbono y los nutrientes que afloran, los microorganismos de la superficie y una clase poco conocida de moléculas conocidas generalmente como "ligandos". Cuando el océano circula más lentamente, todos estos actores interactúan en un ciclo que se perpetúa a sí mismo y que, en última instancia, aumenta la cantidad de carbono que el océano desgasifica y devuelve a la atmósfera. "Al aislar el impacto de esta retroalimentación, vemos una relación fundamentalmente diferente entre la circulación oceánica y los niveles de carbono atmosférico, con implicaciones para el clima", dice el autor del estudio Jonathan Lauderdale, científico investigador del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT. "Lo que pensábamos que estaba sucediendo en el océano está completamente anulado". Lauderdale dice que los hallazgos muestran que "no podemos contar con el océano para almacenar carbono en las profundidades del océano en respuesta a futuros cambios en la circulación. Debemos ser proactivos en la reducción de emisiones ahora, en lugar de confiar en estos procesos naturales para ganar tiempo para mitigar el cambio climático". Su estudio aparece hoy en la revista Nature Communications https://www.nature.com/articles/s41467-024-49274-1 Flujo de caja En 2020, Lauderdale dirigió un estudio que exploró los nutrientes oceánicos, los organismos marinos y el hierro, y cómo sus interacciones influyen en el crecimiento del fitoplancton en todo el mundo. El fitoplancton son organismos microscópicos parecidos a las plantas que viven en la superficie del océano y consumen una dieta de carbono y nutrientes que brotan de las profundidades del océano y hierro que llega a la deriva desde el polvo del desierto. Cuanto más fitoplancton pueda crecer, más dióxido de carbono podrán absorber de la atmósfera a través de la fotosíntesis, y esto juega un papel importante en la capacidad del océano para secuestrar carbono. Para el estudio de 2020, el equipo desarrolló un modelo simple de "caja", que representa las condiciones en diferentes partes del océano como cajas generales, cada una con un equilibrio diferente de nutrientes, hierro y ligandos, moléculas orgánicas que se cree que son subproductos del fitoplancton. El equipo modeló un flujo general entre las cajas para representar la circulación más grande del océano, la forma en que el agua de mar se hunde y luego vuelve a la superficie en diferentes partes del mundo. Este modelo reveló que, incluso si los científicos "sembraran" los océanos con hierro adicional, ese hierro no tendría mucho efecto en el crecimiento global del fitoplancton. La razón se debía a un límite establecido por los ligandos. Resulta que, si se deja solo, el hierro es insoluble en el océano y, por lo tanto, no está disponible para el fitoplancton. El hierro solo se vuelve soluble a niveles "útiles" cuando se une a ligandos, que mantienen el hierro en una forma que el plancton puede consumir. Lauderdale descubrió que agregar hierro a una región del océano para consumir nutrientes adicionales roba a otras regiones los nutrientes que el fitoplancton necesita para crecer. Esto reduce la producción de ligandos y el suministro de hierro a la región oceánica original, lo que limita la cantidad de carbono adicional que se absorbería de la atmósfera. Cambio inesperado Una vez que el equipo publicó su estudio, Lauderdale trabajó en el modelo de caja en una forma que pudiera hacer accesible al público, incluido el intercambio de carbono oceánico y atmosférico y extendiendo las cajas para representar entornos más diversos, como condiciones similares al Pacífico, el Atlántico Norte y el Océano Austral. En el proceso, probó otras interacciones dentro del modelo, incluido el efecto de la variación de la circulación oceánica. Ejecutó el modelo con diferentes intensidades de circulación, esperando ver menos dióxido de carbono atmosférico con un vuelco oceánico más débil, una relación que estudios anteriores han respaldado, que se remonta a la década de 1980. Pero lo que encontró en cambio fue una tendencia clara y opuesta: cuanto más débil es la circulación del océano, más CO2 construidos en la atmósfera. "Pensé que había algún error", recuerda Lauderdale. "¿Por qué los niveles de carbono atmosférico tenían una tendencia equivocada?" Cuando revisó el modelo, descubrió que el parámetro que describe los ligandos oceánicos se había dejado "encendido" como variable. En otras palabras, el modelo calculaba las concentraciones de ligandos como cambiando de una región oceánica a otra. Por una corazonada, Lauderdale "apagó" este parámetro, lo que estableció las concentraciones de ligandos como constantes en cada entorno oceánico modelado, una suposición que muchos modelos oceánicos suelen hacer. Ese cambio revirtió la tendencia, volviendo a la relación supuesta: una circulación más débil condujo a una reducción del dióxido de carbono atmosférico. Pero, ¿qué tendencia estaba más cerca de la verdad? Lauderdale examinó los escasos datos disponibles sobre los ligandos oceánicos para ver si sus concentraciones eran más constantes o variables en el océano real. Encontró la confirmación en GEOTRACES, un estudio internacional que coordina las mediciones de oligoelementos e isótopos en los océanos del mundo, que los científicos pueden usar para comparar las concentraciones de una región a otra. De hecho, las concentraciones de las moléculas variaban. Si las concentraciones de ligandos cambian de una región a otra, entonces su nuevo y sorprendente resultado probablemente fue representativo del océano real: una circulación más débil conduce a más dióxido de carbono en la atmósfera. "Es este truco extraño el que lo cambió todo", dice Lauderdale. "El interruptor de ligando ha revelado esta relación completamente diferente entre la circulación oceánica y el CO atmosférico2 que creímos entender bastante bien". Ciclo lento Para ver qué podría explicar la tendencia invertida, Lauderdale analizó la actividad biológica y las concentraciones de carbono, nutrientes, hierro y ligandos del modelo oceánico bajo diferentes intensidades de circulación, comparando escenarios en los que los ligandos eran variables o constantes en las distintas cajas. Esto reveló una nueva retroalimentación: cuanto más débil es la circulación del océano, menos carbono y nutrientes extrae del océano de las profundidades. Cualquier fitoplancton en la superficie tendría entonces menos recursos para crecer y, como resultado, produciría menos subproductos (incluidos ligandos). Con menos ligandos disponibles, se podría utilizar menos hierro en la superficie, lo que reduciría aún más la población de fitoplancton. Entonces habría menos fitoplancton disponible para absorber el dióxido de carbono de la atmósfera y consumir el carbono aflorado de las profundidades oceánicas. "Mi trabajo muestra que necesitamos observar más cuidadosamente cómo la biología oceánica puede afectar el clima", señala Lauderdale. "Algunos modelos climáticos predicen una desaceleración del 30 por ciento en la circulación oceánica debido al derretimiento de las capas de hielo, particularmente alrededor de la Antártida. Esta enorme desaceleración en la circulación inversa podría ser en realidad un gran problema: además de una serie de otros problemas climáticos, el océano no solo absorbería menos CO antropogénico2 de la atmósfera, pero que podría ser amplificada por una desgasificación neta del carbono del océano profundo, lo que llevaría a un aumento imprevisto del CO atmosférico2 y un inesperado calentamiento climático adicional".