El hielo azul parece un atajo hacia el aire viejo. En el área de hielo azul de Larsen en el norte de la Tierra Victoria, en la Antártida Oriental, el hielo glacial que de otro modo se ubicaría en lo profundo de un pozo ya está en la superficie, despojado de nieve por el viento y la sublimación, y es azul porque lo que estás mirando es el hielo mismo.
Esa exposición también es el problema. Un equipo dirigido por Giyoon Lee y Jinho Ahn de la Universidad Nacional de Seúl informa en Communications Earth & Environment que los gases de efecto invernadero atrapados en los metros más superficiales de ese hielo no coinciden con los registros tomados como atmósfera inalterada. Las concentraciones de dióxido de carbono disminuyen con la profundidad y luego se estabilizan cerca de los 4,60 metros. El metano sube desde la superficie entre 0,35 y 1,15 metros, luego desciende hasta estabilizarse también en 4,60 metros. La mayoría de las muestras de Larsen están enriquecidas en ambos gases en relación con los núcleos EPICA Dome C y WAIS Divide de la misma edad. Dos núcleos, LS306 y LS300, también muestran metano empobrecido en el metro superior.
Las reacciones fotoquímicas, escriben, pueden contribuir a las anomalías. Los hallazgos, dicen, sugieren que los procesos fotoquímicos pueden modificar los gases de efecto invernadero atrapados en el hielo azul expuesto a poca profundidad. La huella isotópica más clara que pueden señalar, un agotamiento en la proporción de isótopos de oxígeno del O2 atrapado, se encuentra sólo entre uno y dos metros superiores. Más aún, dicen que no pueden atribuir las compensaciones restantes únicamente a la luz solar.
Recuentos de núcleos, profundidades y gases.
En el verano austral de 2018/19 se perforaron cincuenta y ocho núcleos poco profundos, de dos a diez metros de largo, a lo largo de un transecto de un kilómetro, separados entre 20 y 30 metros. El sitio se encuentra a 74,93 grados sur, 161,60 grados este, a unos 1.080 metros sobre el nivel del mar. La temperatura media anual es de -24,4 grados centígrados, con una extensión de un sigma de 11,7 grados. Las bandas de polvo en el hielo se sumergen entre uno y seis grados aproximadamente. El hielo en la superficie se extiende desde el Último Máximo Glacial hasta mediados del Holoceno.
La sección de resultados dice que el análisis de gases de efecto invernadero utilizó once de esos núcleos. La sección de métodos nombra siete núcleos para las mediciones del cromatógrafo de gases de Seúl (300, 111, 119, 122, 125, 206 y 200) y un conjunto separado para el trabajo del espectrómetro de masas japonés. En el artículo se incluye una comparación complementaria de los dos laboratorios. Las edades fueron tomadas de una cronología de 2022 por el mismo primer autor, vinculadas a la escala de tiempo WAIS Divide 2014 a 1,95 metros de profundidad y respaldadas por fechas de criptón-81, luego interpoladas y extrapoladas a lo largo de la inmersión local de las capas.
El dióxido de carbono se extrajo en seco, con una trituradora de agujas, y se midió según los estándares de la NOAA en la escala WMOX2019. El metano se liberó mediante un método de fusión y recongelación y se midió con un estándar de 740,6 partes por mil millones en la escala WMOX2004A. La dispersión del grupo de control fue de 0,6 más o menos 0,6 partes por millón para el dióxido de carbono y de 3,3 más o menos 1,4 partes por mil millones para el metano.
El contenido total de aire en las muestras oscilaba entre 0,07 y 0,10 centímetros cúbicos por gramo, el rango típico del hielo antártico. Los autores toman esto como evidencia de que el derretimiento no había producido una reducción considerable del aire atrapado.
Derretimiento, aire moderno, polvo y microbios.
Los vientos catabáticos mantienen la nieve alejada del hielo azul, y para derretirse en la superficie se necesitaría aire casi helado y vientos débiles. Las temperaturas medias diarias en el glaciar Larsen, según el registro meteorológico de la Antártida italiana, alcanzaron un máximo de -6 grados Celsius entre 2015 y 2018. En las muestras no se observaron bandas azules sin burbujas, la marca habitual de derretimiento y nueva congelación. El derretimiento de la superficie en el lugar original de la nevada, más hacia el interior y más frío, se considera improbable por la misma razón.
Las grietas podrían dejar entrar el aire moderno. El aire moderno tiene una proporción de isótopos de nitrógeno de cero; El hielo que se cierra debajo de una primera columna generalmente se sitúa entre 0,2 y 0,5 por mil porque se deposita nitrógeno más pesado. La diferencia entre muestras de 0,10 a 1,65 metros y hielo inalterado a 1,95 metros de la misma edad del gas es de 0,02 más o menos 0,02 por mil. A partir de esto, los autores estiman que sólo el 5,2 más o menos el 6,5 por ciento del aire atrapado es moderno. Eso equivale a 14,6 más o menos 17,6 partes por millón de dióxido de carbono extra y 43,5 más o menos 56,6 partes por mil millones de metano extra, un sigma en cada cifra. Esas cantidades, escriben, son demasiado pequeñas para explicar el exceso en la superficie.
El polvo de los aerosoles modernos podría, en principio, impulsar la química. El calcio y el sodio no procedentes de la sal marina, utilizados como sustitutos del polvo terrestre y la sal marina, permanecen relativamente planos con profundidad dentro de cada núcleo. Se recuperaron proporciones de isótopos de plomo que se alinean con los registros de Taylor Dome y Dome C de algunas muestras del núcleo interno a menos de dos metros de profundidad, incluido el hielo que todavía transporta un exceso de gases de efecto invernadero. Otras mediciones de plomo no pasaron la prueba de nivelación de descontaminación y se tratan sólo como límites. De cualquier modo, los autores no atribuyen el exceso de gas al polvo moderno.
Los microbios son la alternativa popular que queda. El exceso máximo de dióxido de carbono en el hielo de Larsen es de unas 180 partes por millón. Si ese dióxido de carbono procediera de la respiración, el consumo de oxígeno correspondiente sería aproximadamente el 0,08 por ciento del oxígeno atrapado, lo que cambiaría la proporción de isótopos de oxígeno del O2 sobrante de sólo 0,01 a 0,02 por mil, lo que sería difícil de ver. Lo que realmente ven en los 0,10 a 1,65 metros superiores es un agotamiento de esa proporción en relación con el hielo WAIS Divide de la misma edad, en la dirección opuesta a la respiración. Las proporciones de oxígeno a nitrógeno se encuentran en el rango normal para el hielo antártico burbujeante. Los isótopos de carbono metano en el exceso de gas, -33,8 y -35,0 por mil en dos muestras del núcleo 111, son demasiado pesados para la metanogénesis microbiana típica, que oscila entre -70 y -50 por mil.
Fotoquímica en el hielo más superficial.
La luz ultravioleta de tan solo 290 a 295 nanómetros llega a la superficie de la Antártida durante la temporada del agujero de ozono. Las simulaciones de modelos sugieren que, en condiciones libres de polvo, un flujo ultravioleta significativo puede persistir a profundidades de varios metros. Las mediciones de campo en la zona de ablación de Groenlandia han encontrado luz solar transmitida entre 350 y 900 nanómetros en los 12 a 124 centímetros superiores de hielo desnudo. En Larsen no se midió ninguna tasa de fotólisis. El caso físico es que puede entrar luz.
La evidencia positiva de los autores es la disminución de la proporción de isótopos de oxígeno del O2 atrapado en el metro o dos metros superiores. Esbozan un camino que ellos mismos llaman especulativo: la fotólisis de nitratos y la fotoquímica de la materia orgánica disuelta pueden generar especies reactivas de oxígeno; esas especies podrían acoplar el intercambio de oxígeno entre el O2, el dióxido de carbono y el hielo circundante. Ya se sabe que el dióxido de carbono en el hielo polar intercambia oxígeno con hielo. El intercambio fotoquímico entre O2 y dióxido de carbono en la atmósfera puede reducir la proporción de isótopos de oxígeno en el O2 sobrante. El agotamiento de Larsen se interpreta como coherente con esa clase de proceso, no como una demostración de una reacción determinada.
La capa de nieve en el lugar no era uniforme. Parte del área de perforación era hielo azul desnudo; algunos llevaban de dos a tres centímetros de nieve, ocasionalmente de cinco a diez y hasta 20 centímetros en un día. La fotoquímica, escriben, puede haber ocurrido preferentemente en hielo desnudo o finamente cubierto y probablemente fue más fuerte cerca de la superficie.
El dióxido de carbono extra parece mezclado. Los valores promedio de isótopos de carbono del exceso son menos 11,5 más o menos 2,6 por mil en muestras del período glacial y menos 14,7 más o menos 3,4 por mil en muestras del Holoceno temprano y de terminación. Estos se encuentran entre el carbono orgánico típico cerca de -25 y el carbono inorgánico cerca de cero. Las muestras glaciales se encuentran más cerca del extremo inorgánico, que coincide con mayor cantidad de polvo y, por lo tanto, más carbonato, en el hielo glacial. El metano extra en el núcleo 111 parece orgánico.
Las tasas de ablación para las áreas de hielo azul de la Antártida cercanas a los 1.000 metros de altura oscilan entre 10 y 23 centímetros de agua equivalente por año. A ese ritmo, la modificación de la superficie podría haberse acumulado durante los últimos 20 a 50 años.
El agotamiento de los isótopos de oxígeno que los autores consideran la huella fotoquímica se detiene aproximadamente entre uno y dos metros. Las anomalías de metano continúan hasta los 4,60 metros. El dióxido de carbono se nivela a 4,60 metros y se mantiene por encima de los registros de Dome C y WAIS Divide. El propio límite del artículo es explícito: la evidencia más clara de la influencia fotoquímica se limita al intervalo más alto, y las anomalías más profundas “por lo tanto, no deben atribuirse a la fotoquímica únicamente”.
La disminución del metano hacia la superficie, observada en todos los núcleos de Larsen desde 0,35 a 1,15 metros hacia arriba, tiene un análogo publicado en el glaciar Taylor que se interpretó como metanótrofos comiendo metano. Los autores de Larsen dicen que también deberían considerarse los sumideros fotoquímicos. Un cálculo de Rayleigh sobre dos muestras poco profundas del núcleo 300 trata de 20 a 30 centímetros como punto de partida y de 0 a 10 centímetros como punto final. Proporciona un factor de fraccionamiento de 0,965, que se sitúa en algún lugar entre los factores publicados para la oxidación por OH, oxígeno atómico y cloro. Ese cálculo se sostiene o cae según el supuesto del punto de partida.
Las áreas de hielo azul representan el 1,67 por ciento de la capa de hielo de la Antártida y se están explorando en busca de hielo muy antiguo precisamente porque el hielo viejo puede permanecer en la superficie. El mismo primer autor ha identificado hielo azul de 320.000 años de antigüedad en Elephant Moraine. Los autores dicen que una modificación superficial post-deposición puede ser relevante cuando esos archivos de superficie se leen como atmósfera. La nota práctica al final del artículo es más pequeña: mantenga alejada la luz innecesaria del hielo que se va a analizar en busca de gases.
El hielo azul en la superficie es aire viejo que también ha estado expuesto al sol.