El deshielo del permafrost podría filtrar microbios y productos químicos al medio ambiente

Atrapados dentro del permafrost de la Tierra —el suelo que permanece congelado durante un mínimo de dos años—se encuentran cantidades incalculables de gases de efecto invernadero, microbios y productos químicos, incluido el ahora prohibido plaguicida DDT. A medida que el planeta se calienta, el permafrost se está descongelando a un ritmo creciente, y los científicos se enfrentan a una serie de incertidumbres al tratar de determinar los efectos potenciales del deshielo.

Un artículo de investigación publicado a principios de este año en la revista Nature Reviews Earth & Environment analizó el estado actual de la investigación sobre el permafrost. Además de destacar las conclusiones sobre el descongelamiento del permafrost, el documento se centra en cómo los investigadores buscan abordar las preguntas que esto implica.

La infraestructura ya sufre los efectos: el deshielo del permafrost ha provocado gigantescos sumideros, postes telefónicos derribados, daños a carreteras y pistas de aterrizaje, y la caída de árboles. Más difícil de ver es lo que ha quedado atrapado en la mezcla de suelo, hielo y materia orgánica muerta del permafrost. La investigación ha estudiado cómo productos químicos como el DDT y los microbios —algunos de los cuales han estado congelados durante miles, si no millones, de años— podrían liberarse con el descongelamiento del permafrost.

Luego está el efecto del deshielo del permafrost en el carbono del planeta: solo el permafrost ártico contiene aproximadamente 1.700 millones de toneladas métricas de carbono, incluyendo metano y dióxido de carbono. Eso es aproximadamente 51 veces la cantidad de carbono que el mundo liberó como emisiones de combustibles fósiles en 2019. La materia vegetal congelada en el permafrost no se descompone, pero cuando el permafrost se descongela, los microbios dentro del material vegetal muerto comienzan a descomponer la materia, liberando carbono a la atmósfera.

“Los modelos actuales predicen que veremos un pulso de carbono liberado del permafrost a la atmósfera dentro de los próximos cien años, potencialmente antes”, dijo Kimberley Miner, investigadora climática del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL, por sus siglas en inglés) de la NASA en el sur de California y autora principal del trabajo. Pero los detalles clave —como la cantidad, la fuente específica y la duración de la liberación de carbono— siguen sin estar claros.

El peor escenario es que todo el dióxido de carbono y el metano se liberen en muy poco tiempo, como en un par de años. Otro escenario tiene que ver con la liberación gradual de carbono. Con más información, los científicos esperan entender mejor la probabilidad de que ocurra cualquiera de estos escenarios.

Si bien el artículo de revisión encontró que las regiones polares de la Tierra se están calentando más rápido, fue menos concluyente sobre cómo el aumento de las emisiones de carbono podría conducir a condiciones más secas o húmedas en el Ártico. Lo que es más seguro es que los cambios en el Ártico y la Antártida repercutirán en las latitudes más bajas. Las regiones polares de la Tierra ayudan a estabilizar el clima del planeta. Ayudan a impulsar la transferencia de calor desde el ecuador hacia latitudes más altas, lo que resulta en una circulación atmosférica que alimenta la corriente de chorro y otras corrientes. Un Ártico más cálido y sin permafrost podría tener consecuencias incalculables para el clima y las condiciones atmosféricas de la Tierra.

Un enfoque integrado

Para comprender los efectos del deshielo, los científicos están recurriendo cada vez más a las técnicas integradas de observación de la Tierra desde el suelo, el aire y el espacio, descritas en el artículo de la investigación. Cada método tiene sus ventajas y desventajas.

Las mediciones en tierra, por ejemplo, proporcionan un seguimiento preciso de los cambios en un área localizada, mientras que las mediciones aéreas y espaciales pueden cubrir vastas áreas. Las mediciones terrestres y aéreas se centran en el momento específico en que fueron obtenidas, mientras que los satélites monitorean constantemente la Tierra, aunque pueden estar limitados por factores como la cubierta de nubes, la hora del día o el final de una misión de satélite.

La esperanza es que el uso de mediciones obtenidas con una combinación de plataformas ayudará a los científicos a crear una imagen más completa de los cambios en los polos, donde el permafrost se está descongelando más rápido.

Miner está trabajando con colegas en el terreno para caracterizar los microbios congelados en el permafrost, mientras que otros investigadores están utilizando instrumentos aéreos para medir las emisiones de gases de efecto invernadero como el metano. Además, las misiones aéreas y de satélite pueden ayudar a ubicar con precisión los puntos calientes de las emisiones en las regiones del permafrost.

También se están llevando a cabo misiones satelitales que proporcionarán datos sobre las emisiones de carbono con una mayor resolución. La Misión de Imágenes Hiperespectrales del programa Copérnico, de la Agencia Espacial Europea (ESA, por sus siglas en inglés), cartografiará los cambios en la cubierta terrestre y ayudará a monitorear las propiedades del suelo y la calidad del agua. La misión Biología y Geología de la Superficie (SBG, por sus siglas en inglés) de la NASA también utilizará espectroscopía de imágenes satelitales para recopilar datos sobre áreas de investigación que incluyen las plantas y su salud; los cambios en los suelos relacionados con eventos como deslizamientos de tierra y erupciones volcánicas; y la acumulación, el deshielo y el brillo (que está relacionado con la cantidad de calor que se refleja al espacio) de la nieve y el hielo.

SBG es el área de enfoque de una de las futuras misiones de ciencias de la Tierra que conforman el Observatorio del Sistema Terrestre de la NASA. Juntos, estos satélites proporcionarán una visión tridimensional e integral de la Tierra, desde su superficie a través de la atmósfera. Y proporcionarán información sobre temas que incluyen el cambio climático, los peligros naturales, las tormentas extremas, la disponibilidad de agua y la agricultura.

“Todos estamos corriendo tan rápido como podemos para entender lo que está sucediendo en los polos”, dijo Miner. “Cuanto más entendamos, mejor preparados estaremos para el futuro”.

Jane J. Lee / Andrew Wang

Laboratorio de Propulsión a Chorro en Pasadena, Maryland

Leer en inglés