Volcanes que alimentan océanos
Un estudio que combina las erupciones volcánicas de los últimos quince años con datos meteorológicos e imágenes satelitales de los niveles de clorofila en los mares, permite conocer de qué manera influyen las cenizas volcánicas en la abundancia de fitoplancton en los océanos. Dado que estos microorganismos marinos cumplen un rol central en la regulación del dióxido de carbono atmosférico, esa información es clave para conocer la evolución del calentamiento global.
El Océano Atlántico Sur es un área donde abundan los nutrientes, pero la cantidad de clorofila es baja. Sin embargo, es un área rodeada por volcanes. Por otra parte, el fitoplancton varía su abundancia según la estación del año.
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En 2008, se produjo la erupción del volcán Kasatochi, ubicado en una isla del grupo de las Aleutianas, en Alaska. La columna de cenizas alcanzó más de 13 mil metros de altura y afectó principalmente el norte del Océano Pacífico. El hecho en sí no llamó mucho la atención del público general, pero algo asombró a los científicos: en esa área del Pacífico se produjo una explosión de fitoplancton sin precedentes, según las observaciones realizadas por oceanógrafos de la Universidad de Victoria. Esa floración era una de las más grandes que se habían registrado desde que los satélites miden los niveles de clorofila en el océano.
Es que las cenizas volcánicas proveen hierro al océano, elemento químico fundamental para el crecimiento de las bacterias y algas microscópicas que conforman el fitoplancton, pues es un componente de las proteínas que intervienen en la fotosíntesis. El fitoplancton constituye la base de la cadena alimentaria marina, pero cumple, además, una función importante: extraer de la atmósfera grandes cantidades de dióxido de carbono, y de este modo, regular el calentamiento global. Este gas de invernadero es vital para que el fitoplancton pueda desarrollarse.
Lo cierto es que en algunas áreas de los océanos hay riqueza de fitoplancton, pero en otras hay escasez, a pesar de la presencia de otros nutrientes. Y se conoce poco aún acerca del papel que juegan los volcanes en esas diferencias.
“Es importante saber cuán relevantes pueden ser los volcanes y, para ello, mediante simulaciones y evaluando los datos satelitales del color del océano y los registros de las erupciones, es posible conocer cómo se dispersó la ceniza en todo el mundo, pues un volcán puede tener un efecto regional o un efecto global”, señala el doctor Damián Bikiel, investigador en el INQUIMAE, instituto de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA y el CONICET.
Bikiel realizó un estudio de las erupciones ocurridas en los últimos quince años, estableciendo una correlación con los cambios de color producidos en el océano por las deposiciones de cenizas. Esos datos, a su vez, son contrastados con los factores atmosféricos: temperatura, presión y vientos, entre otros.
Clorofila y cenizas
El Océano Atlántico Sur es un área donde abundan los nutrientes, pero la cantidad de clorofila es baja. Sin embargo, es un área rodeada por volcanes. Por otra parte, el fitoplancton varía su abundancia según la estación del año.
Cuando los valores habituales de clorofila tienen un cambio importante, los científicos intentan determinar la causa de esa anomalía, ya sea positiva o negativa. Si hay un aumento de clorofila, puede deberse a la erupción de algún volcán, o a que los vientos hayan transportado polvo mineral desde el continente.
La cantidad de polvo mineral que se produce anualmente es de 1000 a 2000 teragramos, mientras que las erupciones volcánicas, en promedio, producen un valor diez veces menor: unos 200 teragramos. Un teragramo equivale, en gramos, a 10 elevado a la 12, es decir 10 seguido de 12 ceros.
«Una vez que el volcán explotó y la nube se movió hacia cierta zona, esa ceniza va a liberar nutrientes en el agua y éstos van a ser utilizados por el fitoplancton de esa área”, señala Bikiel.
“Sin embargo, según el modelo, la cantidad de ceniza que llega al océano es casi del 80 por ciento, mientras que sólo un 25 por ciento de polvo mineral alcanza los mares.
Si bien el polvo mineral de los continentes es importante, “una erupción volcánica en la Patagonia puede equivaler a 500 años de polvo mineral”, compara Bikiel. Ahora bien, no siempre que haya ceniza volcánica, va a haber una explosión de fitoplancton, pues no todas las erupciones ocurren en el momento indicado como para generar ese crecimiento. En efecto, si no hay luz solar, no puede haber fotosíntesis.
En su trabajo, Bikiel utilizó información satelital de la NASA, con la medición del color del océano desde 1997, que permite estimar la clorofila y la cantidad de fitoplancton, con sus variaciones en invierno y verano. Asimismo, analizó los catálogos del Instituto Smithoniano, que registran las erupciones volcánicas diarias de todo el mundo. Su trabajo fue realizado durante su estadía en el Instituto Tecnológico de Massachusetts, con una beca posdoctoral.
Índice de explosividad
No todos los volcanes son iguales. Así como la magnitud de un terremoto se mide según una escala (Richter), los volcanes también pueden ser catalogados de acuerdo con un índice de explosividad (VEI, por sus siglas en inglés). Se trata de una escala de 8 grados que resulta de la combinación de varios factores, como el volumen total del producto expulsado (lava, piroclastos o ceniza volcánica), la altura alcanzada por el material y la duración de erupción, entre otros. En esa escala, cada grado es diez veces más fuerte que el anterior.
Las erupciones de más alto grado pueden producirse una vez cada cien años. “En el estudio consideré aquellos volcanes de un tamaño entre 2 y 4, lo que restringe el total a unos 600. Son los que tienen erupciones una vez al año, o cada dos o tres meses, y que inyectan material a la atmósfera a una altura entre 10 y 15 kilómetros”, indica el investigador.
Cuanto más alta sea la columna de erupción, más lejos llegan los materiales. A una altura de 15 kilómetros en la atmósfera, las cenizas pueden dar la vuelta al planeta en un par de días. En un programa de simulación de transporte global (denominado MOZART4), que se emplea para evaluar el movimiento y reactividad de sustancias químicas y partículas en suspensión en la atmósfera, en tres dimensiones, Bikiel introdujo información meteorológica de los últimos 15 años (presión, temperatura, viento) y datos de las erupciones. De este modo, pudo determinar cómo se desparraman las cenizas y dónde van a parar luego de un año de la erupción. El objetivo no era estudiar las partículas cuando están en el aire (lo cual es importante para la aviación civil) sino conocer hacia dónde se dirigen las cenizas.
“La hipótesis es que, luego de que un volcán explotó y la nube se movió hacia cierta zona, esa ceniza va a liberar nutrientes en el agua y éstos van a ser utilizados por el fitoplancton de esa área”, señala.
No obstante, para que el aporte de hierro de las cenizas rinda en abundancia de fitoplancton, es necesario que la erupción se produzca en un momento apropiado, por ejemplo, que sea verano en el área en cuestión, especialmente si se trata de latitudes altas. Si la erupción se produce en invierno, especialmente en zonas cercanas a los polos, la falta de luz impedirá la fotosíntesis y el crecimiento de fitoplancton.
“Este trabajo nos permite contar con una descripción de las áreas donde se depositó la ceniza de volcanes de los últimos quince años. Hasta ahora no había estudios globales que dieran esa descripción; solo se contaba con datos de casos particulares, como el del volcán Kasatochi”, concluye Bikiel.
