Las aleaciones que forman la parte más interna de la Tierra tienen una conductividad dos o tres veces mayor de lo que se pensaba. Estos resultados pueden implicar cambios en la historia del planeta.

Núcleo de la Tierra. Imagen: Kanijoman

La Tierra tiene un corazón de hierro sólido rodeado por una capa líquida y caliente del mismo material, que está en constante agitación. Se cree que su intensa actividad es responsable del campo magnético terrestre. Ahora, nuevos datos sobre el hierro del núcleo externo podrían hacer reescribir los modelos científicos sobre la historia terrestre y su magnetismo.

“Hemos descubierto que la conductividad térmica y eléctrica del hierro y sus aleaciones en el núcleo de la Tierra son el doble o el triple de lo que se creía hasta ahora” explica a SINC Dario Alfe, primer autor de la investigación, publicada en la revista Nature. Alfe y su equipo han conseguido estos datos mediante precisos cálculos de mecánica cuántica.

El calor del núcleo asciende a la superficie mediante mecanismos de conducción y convección, y se disipa hacia el espacio. La conducción hace que se intercambie calor sin mover ninguna partícula, “es la responsable de que, por ejemplo, las asas de una olla al fuego se calienten”, explica Alfe. En cambio, la convección necesita movimiento: “gracias a que el aire caliente pesa menos, asciende a las capas altas de la atmosfera y transfiere calor por el camino”.

“Como la conductividad térmica del hierro líquido en el núcleo es mucho mayor que en las estimaciones previas, la conducción desde el interior hacia fuera debe ser más eficiente de lo que se creía. Por lo tanto, queda menos calor procedente del núcleo interno disponible para transferirse por convección”, señala Alfe.

Este mecanismo convectivo que mueve el metal líquido es crucial para generar y mantener el campo magnético terrestre. “La fuerza del campo magnético depende del calor disponible para la convección. Para mantener el mismo campo magnético con una conductividad térmica mayor, se requiere otra fuente de energía para alimentar la convección”, razona el investigador.

Alfe y su equipo han deducido que, como consecuencia, el núcleo interno debe ser más joven de lo estimado. El argumento es el siguiente: la energía que mantiene la convección del núcleo, y con ella el campo magnético, se obtiene del enfriamiento de toda la Tierra. Al perder calor, el hierro de la capa externa líquida se solidifica y el núcleo sólido crece cada vez más.

La energía liberada depende de la velocidad de enfriamiento. Si, según los nuevos cálculos, se necesita más energía para mantener el campo magnético, “el núcleo debe haber crecido más rápido, lo que significa que es más joven porque ha llegado a su tamaño actual en menos tiempo”, deduce Alfe.

Este estudio se ha realizado mediante simulaciones directas por computación, no a partir de extrapolaciones como se habían hecho los cálculos hasta ahora. Otra de las implicaciones importantes de estos resultados es que “el núcleo está térmicamente estratificado, ya que los mecanismos de convección están confinados únicamente a la parte más interna”, señala el físico.

Referencia bibliográfica

Pozzo M.; Davies C.; Gubbins D.; Alfe D. “Thermal and electrical conductivity of iron at Earth’s core conditions”. Nature. Abril 2012. DOIi:10.1038/nature11031 

Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC).

Un equipo de investigadores dirigidos por la NASA ha elaborado un detallado mapa de los bosques de nuestro planeta. Los datos fueron recogidos por científicos del Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, la Universidad de Maryland y el Centro de Investigación Woods Hole creando este  mapa con 2,5 millones mediciones de pulso láser realizadas por LIDAR (Light Detection and Ranging) en 2005 por el instrumento de Altímetro Láser de Geociencias a bordo del satélite ICEsat de la NASA.

Saber qué altura concreta tienen los árboles en la superficie terrestre ayuda a “calcular la biomasa o la cantidad de carbono que contienen” ha dicho Marc Simard del JPL. En este enlace de la web del JPL podemos ver el mapa con diferentes opciones de visualización así como diversas descargas que incluye  una versión en el formato para Google Earth. Clic para ampliar.

Crédito: NASA, JPL

Vía Europa Press

Corte en sección transversal de las capas que constituyen el planeta Tierra. (Wikipedia)

Artículo publicado por Kate McAlpine el 19 de enero de 2012 en Science Now

Cuando se trata de la rotación de la Tierra, podrías pensar que los geofísicos lo tienen todo bastante calculado. Aún no. Para explicar algunas variaciones en la forma en que gira el planeta, el manto de la Tierra – la capa de roca caliente fundida que está entre la corteza y el núcleo – debe conducir la electricidad,una capacidad que no debería tener el manto que conocemos. Ahora, un nuevo estudio ha encontrado que el monóxido de hierro, que forma el 9% del manto, en realidad conduce la electricidad como un metal, pero sólo a las temperaturas y presiones encontradas bajo la superficie.

El giro de la Tierra no está exento de fallos. Los geofísicos han descubierto que el tiempo que necesita nuestro planeta para completar una rotación – la duración de un día -fluctúa ligeramente a lo largo de meses o años. También han observado una oscilación adicional predecible en el bamboleo del eje de rotación de la Tierra, como el balanceo de una peonza. Las variaciones están probablemente provocadas por el núcleo interno de hierro sólido, el núcleo exterior de metal líquido, y el manto rocoso, todos girando a velocidades ligeramente diferentes. La fricción les ayuda a alinearse, y el campo magnético del núcleo externo puede tirar del material del núcleo interior. Pero para encajar las observaciones, el núcleo debería también ejercer su tirón magnético sobre el manto, dice Bruce Buffett, experto en ciencias de la Tierra de la Universidad de California en Berkeley, que no estuvo implicado en el nuevo estudio. Esto significa que una capa del manto debe ser capaz de conducir la electricidad. Pero, comenta, “el origen de la capa metálica sigue siendo una cuestión abierta”.

El componente principal de la roca del manto, incluido el monóxido de hierro, no conduce la electricidad a las temperaturas y presiones que solemos tener aquí en la superficie. Pero la investigación en la década de 1980 sugería que las cosas podrían ser algo distintas en las profundidades: Una corriente eléctrica pasaba a través del material más fácilmente cuando se exponía a una onda de choque. La presión de la onda de choque comprimía la ordenación del hierro y el oxígeno en el monóxido de hierro, permitiendo que los electrones viajasen más libremente entre átomos.

Este trabajo picó la curiosidad de Kenji Ohta, que estudió materiales bajo condiciones extremas en la Universidad de Osaka en Japón. Para calcular si la presión podría convertir al monóxido de hierro en un conductor en el manto de la Tierra, Ohta y sus colegas calentaron un disco del material con un láser, y lo comprimieron en un yunque de diamante. A la vez, midieron lo bien que conducía la electricidad haciendo pasar una corriente a través del mismo mientras también monitorizaban la ordenación de sus átomos con rayos-X. Aproximadamente a 700 000 veces la presión de la atmósfera terrestre y a una temperatura de 1600 ºC, el equipo encontró que el monóxido de hierro conducía la electricidad igual de bien que un metal.

El monóxido de hierro había hecho la transición de no conductor a conductor, pero su estructura no había cambiado. En lugar de esto, había creado un nuevo tipo de transición, dice el geofísico Ronald Cohen de la Institución Carnegie para la Ciencia en Washington D.C., que lideró la simulación por computador del monóxido de hierro. El cambio depende de las propiedades magnéticas del material a altas temperaturas. En el monóxido de hierro no conductor, cada electrón potencialmente móvil está atrapado en un átomo de hierro. No pueden moverse fácilmente a través del cristal, pero pueden alinearse con los campos magnéticos como la aguja de una brújula – es decir, están en un estado magnético. A altas temperaturas y presiones, los electrones empiezan a fluctuar entre el estado magnético y el no magnético, en el cual ya no responden al campo magnético. Esto corta su ligadura con los átomos, y se mueven libremente como en un metal, según informa el equipo el 12 de enero en Physical Review Letters.

Cuando los investigadores elevaron la presión a 1,4 millones de atmósferas y la temperatura a 2200 ºC, condiciones comparables a las del interior de la Tierra, el monóxido de hierro seguía en una forma metálica. Luego predijeron la conductividad a 3430 ºC – la temperatura en el límite entre el manto y el núcleo – y encontraron que el monóxido de hierro permanecía como un respetable conductor.

Buffett señala que el 9% del monóxido de hierro del manto no es suficiente para garantizar que se forme una capa conectada. Estaría concentrado cerca del núcleo externo, formando posiblemente el 90% del material que hay allí. Buffett apunta que otros investigadores han propuesto reacciones químicas entre el manto y el núcleo que podría producir compuestos similares al monóxido de hierro. “Los impresionantes avances recientes tanto en experimentos como en teoría” podrían evaluar pronto la plausibilidad de una capa de monóxido de hierro, comenta.

Artículo traducido y posteado en Ciencia Kanija, el original se publicó en Science, su autora es Kate McAlpine.

Durante los últimos 15 años se ha ido formando un abombamiento en la superficie del océano Ártico debido a la acumulación de grandes cantidades de agua dulce. Así lo recoge un estudio realizado por investigadores británicos con datos facilitados por los satélites de la Agencia Espacial Europea (ESA). Si la dirección del viento cambiara, el agua dulce podría dirigirse al océano Atlántico, cambiar las corrientes y enfriar Europa.

Vista aérea del Ártico. (clic par ver el vídeo)

Investigadores del Centro Polar de Observación y Modelización (CPOM), del University College London y el Centro Nacional Oceanográfico del Reino Unido han medido el nivel del mar en el Ártico Occidental entre 1995 y 2010. Los resultados, que publica esta semana on line la revista Nature Geoscience, revelan la existencia de una gran aglomeración de agua dulce en el océano Ártico, que genera un abombamiento de la superficie marina formado a lo largo de esos 15 años.

Los resultados son notables: desde 2002 la altura del nivel del mar en el área estudiada se ha elevado unos 15 centímetros, y el volumen de agua dulce ha aumentado en unos 8.000 kilómetros cúbicos -alrededor del 10% de toda el agua dulce del océano Ártico-. Los datos lo han facilitado los satélites ERS-2 y Envisat de la ESA.

Los científicos concluyen que la acumulación de agua, y el consiguiente abombamiento de la superficie marina, podría ser consecuencia de la aceleración de un gran sistema de circulación oceánica llamado Giro de Beaufort. La aceleración se debería a los fuertes vientos Árticos.

Un cambio en la dirección del viento podría provocar que el agua dulce se vertiera al resto del Océano Ártico, llegando incluso al Atlántico Norte. Si ello ocurriera podría verse ralentizada una corriente oceánica clave que parte de la Corriente del Golfo, lo que provocaría un descenso de las temperaturas en Europa. La Corriente del Golfo hace que Europa disfrute de temperaturas relativamente suaves, comparado con otras áreas de latitudes similares.

“Cuando observamos nuestros datos a una escala anual nos dimos cuenta de que los cambios en el nivel del mar no tenían relación directa con el comportamiento del viento, y nos preguntamos la razón”, dice Katharine Giles, investigadora del CPOM y autora principal del trabajo.

“Una posibilidad es que el hielo marino actúe como una barrera entre la atmósfera y el océano, -añade-. Así, con los cambios en la cubierta de hielo cambiaría también el efecto del viento sobre el océano. El paso siguiente es tratar de confirmar esta idea investigando con más detalle cómo afectan los cambios en la cubierta de hielo marino a la interacción entre la atmósfera y el océano”.

Los satélites de la ESA

El hielo marino puede estudiarse con datos de satélite de diferente tipo. Los radioaltímetros de satélites como Envisat y ERS-2 son especialmente útiles en la observación de áreas inaccesibles, como el Ártico.

Envisat, el mayor satélite de observación de la Tierra jamás construido, cumplirá diez años en órbita el próximo mes de marzo. ERS-2 fue retirado en julio de 2011, pero sus observaciones –y las de su predecesor ERS-1- seguirán siendo usados por los investigadores durante años.

“Hemos obtenido estos resultados sobre el Giro de Baufort gracias a que las misiones ERS-2 y Envisat se han superpuesto, y a que hemos podido disponer de largas series temporales de datos”, señala Seymour Laxon, director del CPOM y coautor del estudio.

La ESA seguirá monitorizando el Ártico con la familia de satélites de observación de la Tierra Sentinel, que serán lanzados los próximos años dentro del programa europeo de Monitorización Global para el Medio Ambiente y la Seguridad (GMES, por sus siglas en inglés).

A lo largo de este año se presentarán también los primeros resultados sobre los cambios estacionales en el grosor de hielo marino, a partir de las observaciones del satélite de la CryoSat-2, también de la ESA.

Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC). Artículo de la web de la ESA.

Tranquilitita © Crédito: The Geological Society of America

Artículo publicado por Sid Perkins el 3 de enero de 2012 en Science Now
Se ha hallado en la Tierra un mineral anteriormente encontrado sólo en rocas y meteoritos lunares. Los investigadores descubrieron la sustancia – conocida como tranquilitita, por el Mar de la Tranquilidad, donde aterrizaron los astronautas de Apollo XI en la Luna en julio de 1969 – en seis lugares de Australia Occidental. El mineral aparece sólo en cantidades minúsculas y no tiene valor económico, pero los científicos dicen que podría usarse para datar la edad de las rocas en las que aparece.

Poco después de que retornasen de la Luna los primeros astronautas de Apollo, los científicos analizaron muestras de rocas ígneas, conocidas como basalto, que habían recopilado. Las rocas contenían tres minerales anteriormente desconocidos, dos de los cuales – armalcolita y peroxferroíta – se encontraron en la Tierra en la última década aproximadamente. Pero durante los últimos 40 años, el tercer mineral, tranquilitita, no se ha visto en ningún sitio, salvo en rocas lunares y meteoritos lanzados desde la superficie lunar por impactos masivos. El mineral, de tono rojizo-marrón, está mayormente compuesto de hierro, silicio, circonio y titanio, pero también incluye trazas de elementos raros como el itrio. Los geólogos han buscado desde hace tiempo la tranquilitita en rocas terrestres, en parte debido a que los estudios de muestras lunares sugieren que podrían usarse medidas de precisión de las proporciones de isótopos radiactivos del mineral para discernir la edad de las rocas. Ahora, en el ejemplar de este mes de Geology, Birger Rasmussen, geólogo de la Universidad Curtin en Bentley, Australia, y sus colegas informan de que han encontrado finalmente tranquilitita en nuestro planeta.

Los investigadores observaron las rocas de Australia Occidental, particularmente aquellas que no mostraron signos de haber sufrido cambios metamórficos de gran escala en las profundidades terrestres. Esto se debe a que cuando la tranquilitita se ve expuesta a calor y presión excesivos, se transforma fácilmente en otros minerales. El equipo confirmó la presencia del mineral lanzando electrones de alta velocidad a través de minúsculas muestras de roca. Observaron que las motas de tranquilitita dispersaban los electrones en un patrón distintivo que encajaba con el producido por muestras lunares del mineral.

“La tranquilitita no es única en su química global, por lo que es raro que no se haya encontrado antes en rocas terrestres”, comenta Rasmussen. No obstante, señala, el mineral probablemente se ha mantenido oculto por varias razones. Primero, los fragmentos normales de tranquilitita – que tienen forma de minúsculas agujas que se han aplanado – normalmente son pequeños, de unos 150 micrómetros de largo, o ligeramente menos del diámetro que tiene el grosor de un cabello humano. Segundo, las rocas lunares son más prístinas que las de la Tierra, que es mucho más probable que se hayan visto alteradas químicamente, por fluidos calientes ricos en minerales disueltos que fluyen a través de los mismos, o físicamente, mediante procesos geológicos tales como placas tectónicas, que pueden llevar rocas a gran profundidad de la superficie terrestre y las someten a temperaturas y presiones infernales.

Finalmente, dice Rasmussen, la tranquilitita puede confundirse fácilmente con rutilo, un mineral de color similar comúnmente hallado en rocas ígneas. Sólo ciertos tipos de análisis, como los de difracción de electrones llevados a cabo por el equipo, pueden discernir la tranquilitita, y las muestras de rocas terrestres normalmente no pasan por un escrutinio tan detallado, apunta. “Las muestras lunares eran tan preciosas que se estudiaron en gran detalle”, comenta. “Los geólogos realmente desguazaron esas rocas”.

Robert Hazen, científico de la Tierra en la Institución Carnegie para la Ciencia en Washington, D.C., que no estuvo implicado en el estudio, dice que no es sorprendente que la tranquilitita no se haya mostrado hasta ahora. Por una razón, señala, el mineral sólo aparece en pequeñas cantidades y se desarrolla durante las últimas etapas de cristalización de rocas fundidas en condiciones pobres en oxígeno. “Tienes que lograr el conjunto de condiciones adecuado para que se formen estos minerales tan inusuales”. Luego, una vez que se ha formado la tranquilitita, es inestable a largo plazo en la superficie de la Tierra, donde está expuesta al agua, oxígeno y organismos vivos, que pueden disolverla, consumirla o transformar de otra forma los minerales.

A pesar de estos retos, Rasmussen dice que el hecho de que la tranquilitita se haya encontrado en seis yacimientos muy dispersos en Australia Occidental, sugiere que podría ser más común de lo que pensamos en las rocas ígneas. Por lo que si los investigadores buscan lo suficiente en otros sitios, seguro que encontrarán más.

Artículo traducido y posteado en Ciencia Kanija, el original se publicó en Science Now, su autor es Sid Perkins.

Meteorito con cuasicristales © Crédito: Paul Steinhardt, Princeton University

Artículo publicado por Nola Taylor Redd el 3 de enero de 2011 en SPACE.com
Una roca hecha de cristales nunca vistos anteriormente fuera de un laboratorio,es muy probablemente un meteorito de los primeros días del Sistema Solar, dicen los geólogos.
Dos años después de identificar la inusual composición de la roca rusa, un equipo de científicos cree haber establecido su origen. Los investigadores dicen que es un cuasicristal formado bajo condiciones que es mucho más probable que se den en el espacio que en la Tierra, y que su composición química de cobre metálico y aluminio recuerda a la encontrada en condritas carbonáceas – los meteoritos primitivos que los científicos creen que son los restos de los bloques básicos originales que formaron los planetas.
Los cristales son patrones ordenados y simétricos de átomos que se repiten de forma regular. Se encuentran comúnmente en la naturaleza en distintos tipos de roca.
Hace 30 años, a través de experimentos que cambiaban la estructura de los cristales, los laboratorios empezaron a producir cuasicristales, una extraña ordenación de átomos que se repite con dos frecuencias distintas en lugar de una. En lugar de una proporción simple de, digamos, 2:1 la proporción de átomos en un cuasicristal se basa en un número irracional, tal como la raíz cuadrada de 2:1. (El Premio Nobel de Química de este año se otorgó a Dan Shechtman por su descubrimiento en 1982 de los cuasicristales).

‘Una falta de armonía en el espacio’
El investigador Paul Steinhardt de la Universidad de Princeton describe una ordenación tan extravagante como “una falta de armonía en el espacio”.
“Cualquier simetría que se crea prohibida, es posible en los cuasicristales”, comenta a SPACE.com en un correo electrónico.
La más familiar de tales configuraciones se encuentra en la superficie de un balón de fútbol, compuesto de 20 caras hexagonales con 12 pentágonos intercalados.
Los cuasicristales sintéticos se usan para reforzar el acero y aluminio, o para crear materiales similares al teflón, que es más duro y casi tan deslizante como los metales.
“Actualmente, tenemos un menú limitado de cuasicristales”, dice Steinhardt . “Una de las razones para llevar a cabo una búsqueda de cuasicristales naturales es ver si la naturaleza encontró algunos que aún no se han descubierto sintéticamente por ensayo y error”.

Cuasicristales en la naturaleza
En 1998, Steinhardt y su equipo empezaron a la búsqueda sistemática de un cuasicristal natural, buscando en bases de datos de patrones de cristales conocidos que recordasen a los de los cuasicristales.
Cada muestra candidata era diseccionada con rayos-X y técnicas de imagen por difracción electrónica, dice Steinhardt.
Durante ocho años el equipo buscó en vano. Entonces, en 2007, Luca Bindi de la Universidad de Florencia en Italia, ofreció su colección de minerales al grupo para que la examinaran.
Una de las rocas, que se encontró en las Montañas Koryak en Rusia Oriental, encajaba perfectamente.
Con el primer cuasicristal natural encontrado finalmente, el siguiente paso era determinar sus orígenes.

Orígenes extraterrestres
Bindi lideró un equipo de investigadores en el análisis de la estructura de cuasicristales de la roca, la cual reveló que debía tener un nacimiento extraterrestre. Los científicos informaron de sus hallazgos en el ejemplar del 2 de enero de la revista Proceedings of the National Academy of Science.
Dentro de los meteoritos, que han quedado expuestos al entorno espacial, la proporción de átomos de oxígeno y sus variantes, llamados isótopos, están fijados por la intenta radiación espacial y los rayos cósmicos.
Pero para los elementos en el interior de la Tierra, ésta hace de escudo respecto a los rayos, permitiendo que los materiales dentro de rocas terrestres se mezclen y cambien estas proporciones.
Un examen de los isótopos de oxígeno en la roca rusa indicaron que debe haberse originado en los inicios del Sistema Solar.
“Ahora que sabemos que los cuasicristales se formaron en los inicios del Sistema Solar, tenemos que comprender cómo exactamente”, dice Steinhardt. Se necesita más material y pruebas para comprender cómo ha logrado la naturaleza conseguir esta hazaña”.

Muestra más amplia
Por el momento, no obstante, la muestra de Koryak es el único cuasicristal conocido de origen natural.
“Mi esperanza es que muchos más minerólogos , petrólogos  y expertos en meteoritos comenzarán también a buscar cuasicristales naturales” comenta Steinhardt.
Aunque la muestra de Koryak vino del espacio, Steinhardt dice que no cree que todos los cuasicristales tengan que hacerlo necesariamente.
“No existe ninguna razón para creer que el nuestro es el único cuasicristal natural, o que todos los cuasicristales son extraterrestres”, señala.
Una muestra más amplia podría proporcionar más pistas sobre cómo se crearon estos extraños cristales.
Viejo en lugar de extraño
Tal cristal, formado hace tanto tiempo, cambia la forma en que los científicos ven los cuasicristales.
“Hasta ahora, se pensaba que los cuasicristales eran unas rarezas, y uno de los materiales más recientemente formados”, comenta Steinhardt. “Ahora sabemos que ésto es completamente falso. Los cuasicristales fueron uno de los primeros minerales en formarse en el Sistema Solar – entre los 250 primeros – mucho antes que la mayor parte de los minerales comunes encontrados en la Tierra.
Su formación probablemente no es única en el entorno alrededor del Sol. En lugar de ésto, puede haber cuasicristales por toda la Vía Láctea y otras galaxias.
“Es, tal vez, el mineral más común que se ha formado en el universo”, especula Steinhardt.

Artículo traducido y posteado en Ciencia Kanija, el original se publicó en SPACE.com, su autora es Nola Taylor Redd.

La XVII Conferencia de la ONU sobre cambio climático de Durban (Sudáfrica) finalizó el 11 de diciembre con el compromiso de 190 países para crear una hoja de ruta hacia la reducción de sus emisiones de gases de efecto invernadero. María José Sanz Sánchez, directora científica del Instituto de Investigación sobre Cambio Climático de Zaragoza (I2C2), analiza para SINC los acuerdos logrados en la capital sudafricana y sus consecuencias.

Para comprender mejor y poner en un contexto adecuado los logros alcanzados en la Cumbre de Durban, es preciso volver la vista al pasado tan solo 19 años, cuando nace la Convención Marco de Naciones Unidas para el Cambio Climático (CMNUCC), después de que el Panel Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés) realizase en 1990 su primer informe de evaluación. Hoy son 194 los países del mundo que han ratificado la Convención, y los que en estas dos últimas décadas, sobre las bases de lo construido desde el consenso, han puesto los cimientos de lo que se espera será una nueva era de los esfuerzos multilaterales en esta materia.

A pesar de las bajas expectativas iniciales, y de que los medios de comunicación han respondido con pesimismo a los avances, el acuerdo final en Durban constituye un paso importante que marca un punto de inflexión en las negociaciones multilaterales sobre Cambio Climático. Este proceso, basado en el consenso, no se ha caracterizado en el pasado por ser fácil y exento de obstáculos.

Recordemos que, por ejemplo, el Protocolo de Kioto (publicado en 1997), que marcó varios de los hitos más importantes en la historia de la lucha contra el cambio climático, solo fue posible tras un duro y largo proceso de definición de reglas de aplicación que concluyó en Marrakech en 2001 (COP7) y un prolongado periodo de ratificación que duró hasta 2005, pero solo impuso modestas obligaciones de reducción de emisiones a los países desarrollados, de los cuales Estados Unidos se autoexcluyó, por cierto, al no depositar su instrumento de ratificación.

Hacia un acuerdo global vinculante

Políticamente, el acuerdo de Durban refleja cuatro circunstancias fundamentales. Los países en desarrollo –especialmente los de África– impiden que el Protocolo de Kioto se extinga. Europa se embarca en un segundo periodo de compromiso a cambio de que se lancen formalmente las conversaciones hacia un acuerdo global vinculante, con apoyo muy firme de los pequeños estados insulares y países menos desarrollados y el beneplácito de todos los países de la Convención. Los Estados Unidos, junto con Japón, Australia, Canadá y Rusia, consiguen que los principales países en desarrollo se involucren con compromisos en el acuerdo futuro. Y, por primera vez, China, India, Brasil y otras economías emergentes muestran su intención de asumir compromisos formales de mitigación.

Estas cuatro circunstancias se han traducido en  la adopción de un conjunto de decisiones encaminadas a iniciar, por un lado, el segundo periodo de cumplimiento del Protocolo de Kioto (cuya duración se determinará el año que viene, hasta 2017 o 2020); y al mismo tiempo iniciar un nuevo proceso que debe culminar en 2015 con el establecimiento de un sucesor al Protocolo de Kioto, más efectivo, que abarque a todos los grandes emisores y que tenga entrada en vigor en el año 2020.

El compromiso final dice que el acuerdo post-2020 tomará la forma de un “protocolo, otro instrumento jurídico o de un resultado acordado con fuerza de ley”, lo que para muchos implica que será jurídicamente vinculante, aunque no lo expresa de modo manifiesto. Sí se especifica, en cambio, que el acuerdo será “aplicable a todas las partes”, y es destacable que no invoca el principio de la Convención de “responsabilidades comunes pero diferenciadas”, que es uno de los que informan y definen el Protocolo de Kioto. Dicho de otro modo, difumina la marcada diferencia entre los países desarrollados y los países en desarrollo a efectos de compromisos a asumir. En este sentido, y por primera vez, China, India, Brasil y otras economías emergentes muestran su intención de adquirir compromisos formales de mitigación.

Más allá de Kioto

Se alcanzó pues un compromiso político que mantiene el Protocolo de Kioto de manera limitada y transitoria, mientras que define el camino hacia un nuevo instrumento de la CMNUCC, bajo cuya vigencia ambos, los países desarrollados y los que están en vías de desarrollo, deberán contribuir con esfuerzo para mitigar el cambio climático.

En Durban se adoptaron un total de 26 decisiones, de diversa naturaleza, que marcan en su conjunto una resurrección del multilateralismo en materia de cambio climático, al que todavía le queda un largo camino por recorrer. También se tomaron decisiones importantes que afectan al primer periodo de compromiso del Protocolo de Kioto, por ejemplo la que permite que los proyectos MDL (Mecanismo de Desarrollo Limpio) de captura y almacenamiento de CO2 en estructuras geológicas ya sean posibles.

Los acuerdos y decisiones adoptados en Durban pueden considerarse como el puente entre la era de Kioto y una nueva fase más allá de Kioto, en la que los países desarrollados y en vías de desarrollo han decidido combatir el cambio climático desde una perspectiva de mayor igualdad de esfuerzos, que sería deseable que condujera a una mayor eficacia. A la par, se ha reforzado el papel que la ciencia, a través de las evaluaciones científicas de un renovado Panel Intergubernamental de Expertos sobre Cambio Climático, debe jugar en esta nueva etapa del proceso. Los próximos años se perfilan pues como un desafío en el ámbito científico, jurídico y económico en torno a este joven proceso multilateral de la lucha contra el cambio climático que tan solo cuenta con 19 años de vida.

El mundo científico en el nuevo contexto del CMNUCC

También han pasado dos décadas desde que se publicó el primer informe de evaluación del IPCC. La comunidad científica ha avanzado mucho, pero no lo suficiente, en la predicción de los impactos del cambio climático. Tras el duro golpe recibido por el climate gate, la reciente reforma del IPCC garantizará una mayor calidad y amplia participación de su quinto informe de evaluación (IE5), previsto para el año 2014. Este informe deberá ser uno de los pilares que apuntalen el futuro instrumento que debe resultar de los trabajos de la Plataforma de Durban.

Aunque es demasiado pronto para juzgar el grado de transformación de los cambios realizados en el IPCC, como resultado de la revisión de la comisión inter-académica (IAC), es útil señalar algunos indicios de los efectos de dichos cambios. Así, los cambios más evidentes son una mayor transparencia en los procesos y procedimientos del IPCC, y en particular, en las diferentes etapas del proceso de evaluación, incluyendo la preparación, revisión y aprobación de los informes del IPCC.

Se ha definido una política para abordar el conflicto real o potencial de intereses entre todos los participantes y hay incluso una mejor comprensión de cómo opera el panel, incluyendo su estructura de gestión, sus funciones y responsabilidades. Todo esto es sumamente importante para garantizar la calidad e imparcialidad de sus evaluaciones. La importancia de las reformas del IPCC solo se hará evidente a medida que surjan nuevos retos. Precisamente los retos son los que se derivan de las necesidades generadas por el proceso multilateral, que prosigue reforzado después de Durban.

El IPCC tiene otro reto importante, y es el de comunicar la ciencia compleja de los fenómenos climáticos extremos y los impactos del cambio climático a muy diversas audiencias. Es por ello que, aunque se avanza en el  IE5, el impacto de las conclusiones del IPCC, y por lo tanto su importancia, se verá significativamente influenciada por la forma en que se comunique hacia el exterior, hacia la opinión pública.

En cualquier caso, queda claro que las decisiones tomadas en Durban suponen nuevos retos para la comunidad científica, en el ámbito no solo de las bases científicas y la predicción del clima, sino también en el terreno de la adaptación y los impactos, la mejora tecnológica y transferencia de las nuevas tecnologías, el desarrollo de nuevas metodologías para informar más y mejor (por ejemplo para la mejora de los inventarios de GEIs), así como de los aspectos socio-económicos del cambio climático en el nuevo contexto mundial.

Mi opinión es que este reto solo se puede afrontar desde la multidisciplinariedad y la cooperación científica, grupos de investigación de excelencia mejor coordinados y conectados a escalas regionales y globales. Todo ellos son principios que, debo decir, han inspirado la creación en España del Instituto de Investigación sobre Cambio Climático ( I2C2) que ahora dirijo, bajo los auspicios del Ministerio de Ciencia e Innovación, la Oficina Española de Cambio Climático, el Gobierno de Aragón, el CSIC y la Universidad de Zaragoza.

Medidas y decisiones

En la cumbre de Durban, los gobiernos adoptaron medidas para la implementación de los Acuerdos de Cancún, que incluyen:

• La puesta en marcha de un nuevo fondo (el Fondo Verde Climático, CGF) para apoyar los esfuerzos de los países en vías de desarrollo en temas de mitigación y adaptación.

• Fuertes requisitos para la medición, el reporte o provisión de información sobre los esfuerzos de mitigación y apoyo a los mismos, y su verificación, por parte de todos los países. Que se articulan en forma de nuevos informes bienales a remitir a la Convención. También se ha avanzado de forma importante en como realizar la Evaluación y Revisión Internacional (IAR) y la Evaluación Consultiva Internacional (ICA), dos procesos paralelos que se han establecido para la revisión de los esfuerzos de los países desarrollados y en vías de desarrollo, respectivamente.
• Decisiones sobre la forma y las funciones del Comité de Adaptación (que constará de 16 miembros), que servirá como “el órgano consultivo general” a la COP sobre las cuestiones relacionadas con la adaptación.
• Decisiones dirigidas a la selección del país anfitrión del Centro de Tecnología del Clima y la nueva Red de apoyo  a los países en vías de desarrollo que se pondrá en funcionamiento en 2012.
• La continuación de los talleres para aclarar los compromisos de reducción de emisiones propuestos para 2020 por los países desarrollados y para “favorecer la comprensión de la diversidad de las acciones de mitigación” propuestas por los países en vías de desarrollo.
• El establecimiento de un registro en la web con una lista de propuestas de acciones de mitigación que necesitan ser apoyadas y la ayuda disponible.
• Una decisión que permite el desarrollo de  “enfoques de mercado apropiados” para apoyar los esfuerzos de los países en vías de desarrollo en la reducción de las emisiones derivadas de la deforestación y la degradación de los bosques, la conservación y el aumento de los reservorios de carbono en los mismos.
• La decisión firme de desarrollar un nuevo mecanismo de mercado para ayudar a los países desarrollados a cumplir sus objetivos de reducción de emisiones de GEIs.

Decisiones importantes respecto al futuro periodo de compromiso del Protocolo de Kioto:

• Una declaración de intenciones de las partes para convertir sus propuestas de reducción en compromisos cuantificados de limitación y reducción de los objetivos (objetivos cuantificados) en una enmienda al  anexo B del Protocolo que se adoptará en la CMP 8 en Catar (2012).
• Normas revisadas para la contabilidad de las emisiones y absorciones relacionadas con los usos del suelo, cambios de usos del suelo  y la silvicultura (LULUCF). Se puede considerar uno de los avances más importantes, dado que la EU y otros países desarrollados habían expresado que no podían fijar sus compromisos de reducción sin conocerlas de antemano.
• Literalmente, “Autorizar el uso continuado de comercio de emisiones y mecanismos basados en proyectos (el Mecanismo de Desarrollo Límpio (MDL) y de Aplicación Conjunta) en el segundo período de compromiso”.
• “Añadir el trifluoruro de nitrógeno (NF3)”, un gas utilizado en la producción de placas de silicio y otros productos, a la lista de gases regulados por el Protocolo.

Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC), su autora es María José Sanz Sánchez, directora científica del I2C2.

Hace seis millones de años se produjo la Crisis Salina del Mesinense, un periodo en el cual el Mediterráneo contuvo el 10% de la sal del océano global. La erosión del agua entrante del Atlántico, durante al menos 100.000 años, y un levantamiento tectónico que bloqueaba la salida del agua causaron el “equilibrio dinámico”, según una reciente investigación española.

Hace seis millones de años se produjo la Crisis Salina del Mesinense, un periodo en el cual el Mediterráneo contuvo el 10% de la sal del océano global. Imagen: Manolo Mantero y Garcia-Castellanos.

Hace unos seis millones de años, antes de quedar aislado y evaporarse casi por completo, el mar Mediterráneo se convirtió en una inmensa salina. Durante al menos 100.000 años, dentro del periodo conocido como Crisis Salina del Mesiniense, llegó a acumular alrededor del 10% de la sal contenida en el océano global. La causa pudo ser un “equilibrio dinámico” entre un levantamiento tectónico que bloqueaba la entrada de agua atlántica y la erosión, según los resultados de un estudio elaborado por científicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) que aparece publicado en el último número de la revista Nature.
El aporte de agua salada procedente del Atlántico se produjo a través de un estrecho muy poco profundo situado en algún lugar entre lo que hoy es la cordillera Bética, al sur de la Península Ibérica, y la cordillera del Rif, al norte de Marruecos. Según los cálculos hidrodinámicos, este canal tuvo que tener entre 10 y 30 metros de profundidad.
Por tanto, era poco profundo para evitar la mezcla de agua de ambos mares, pero lo suficiente para que, durante esta primera fase, el Mediterráneo no quedase aislado ni se secara por completo.

Una enorme salina

“Para explicar la gran cantidad de sal acumulada, el Mediterráneo debió actuar como una enorme salina durante al menos 100.000 años y evaporar unas 50 veces su volumen de agua. Este pasillo de conexión permitía sólo la entrada de agua, no la salida, lo que dio lugar a una salina gigante”, explica Daniel García‐Castellanos, investigador del Instituto de Ciencias de la Tierra Jaume Almera (CSIC).
El equipo de investigadores ha empleado métodos de cálculo numérico para simular el flujo de agua y la erosión producida a lo largo de ese canal de entrada. Los resultados indican que la tasa de erosión fue comparable a la velocidad del levantamiento tectónico que se produjo en la región.
Actualmente, la huella de este levantamiento se observa en los sedimentos marinos situados cientos de metros por encima del nivel del mar.
Cuando el levantamiento hacía descender demasiado la cantidad de agua entrante, el nivel del Mediterráneo descendía, pero al aumentar el desnivel entre los dos mares, el flujo de entrada y la erosión se aceleraban, agrandando de nuevo el estrecho.
“Este equilibrio entre erosión y levantamiento podría explicar por qué el canal de entrada de agua atlántica se mantuvo durante tanto tiempo en el rango de profundidades que permite la concentración de sal en el Mediterráneo, a pesar de las rápidas oscilaciones climáticas del nivel del mar”, precisa García‐Castellanos.

Depósitos de yeso

El trabajo aporta también una respuesta a los depósitos de yeso cíclicos que afloran en buena parte de la costa mediterránea. Hasta ahora se atribuían a los cambios periódicos en el clima, pero los nuevos resultados proponen un mecanismo alternativo, basado en que la “competición” entre erosión y levantamiento se produjo de forma desacompasada.
“Cada vez que el levantamiento intentaba cerrar el estrecho, el Mediterráneo necesitaba de unos cientos de años para que su nivel bajase por evaporación. Como resultado de este desfase, se pudo producir una oscilación del nivel de este mar y de la acumulación de sal, que explicaría los depósitos cíclicos”, indica el investigador del CSIC.
Para los científicos, el estudio podría ayudar a entender el cambio global provocado por cambios en las condiciones ambientales. “La acumulación masiva de sal en el Mediterráneo y su posterior desecación probablemente tuvo un impacto significativo en la biología y en el clima terrestres”, explica García‐Castellanos.
“La migración de mamíferos africanos a Europa debido a la desecación está bien documentada, pero no lo está tanto el impacto climático. Las condiciones extremas que atravesó una región tan extensa hacen de este episodio geológico un laboratorio natural para el estudio del impacto de las condiciones medioambientales sobre el clima”, agrega García‐Castellanos.

Referencia bilbiográfica
Daniel García‐Castellanos y Antonio Villaseñor. “Messinian salinity crisis regulated by competing tectonics and erosion at the Gibraltar Arc.” Nature. DOI: 10.1038/nature10651.

Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC).

Un nuevo estudio con participación española sugiere que la tasa de calentamiento global que obtendríamos al duplicar el dióxido de carbono atmosférico estaría por debajo de las estimaciones más alarmantes de algunos estudios previos. De hecho, la investigación estima que sería menos grave de lo que predijo el informe de 2007 del Panel Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC).

Muchos estudios anteriores sobre la sensibilidad climática solo han mirado al pasado desde el año 1850 hasta la actualidad. Imagen: ONU.

Los autores del estudio afirman que el calentamiento global es una realidad y que el aumento de CO₂ atmosférico tendrá varias consecuencias graves. Sin embargo, las previsiones más severas sobre los aumentos de la temperatura por la duplicación del nivel de CO₂ serían poco probables.

“Es una cuestión probabilista. Disminuimos sobre todo la probabilidad del máximo de temperatura alcanzable. Nuestro estudio dice que es menor de lo que dice el IPCC y el calentamiento más probable también sería un poco menor”, declara a SINC Antoni Rosell Melé del Instituto de Ciencia y Tecnología Ambientales de la Universidad Autónoma de Barcelona, que es coautor del estudio.

En 2009, Rosell y un consorcio internacional de científicos publicaron en la revista Nature Geoscience una compilación actualizada de las temperaturas marinas del último período glacial. A partir de este mapa de temperaturas superficiales, y con un modelo climático, se ha realizado este trabajo de modelización de donde se obtienen las conclusiones que publica la revista Science.

“Lo más novedoso del estudio es el acoplamiento de un modelo climático sencillo, pero de última generación, que incluye una variedad de factores que pueden influenciar al clima y que saca provecho de estas bases de datos de compilaciones de temperaturas del mar, y también terrestres, para poder acotar cuál sería la variabilidad y la respuesta del clima al CO₂ en relación a la temperatura”, explica el investigador.

Andreas Schmittner, investigador de la Universidad del Estado de Oregón (EEUU) y autor principal del artículo afirma: “Muchos estudios anteriores sobre la sensibilidad climática solo han mirado al pasado desde el año 1850 hasta la actualidad, pero no han integrado completamente datos paleoclimáticos, especialmente a nivel mundial”.

La Edad de Hielo no fue tan fría

La reconstrucción de las temperaturas de esta investigación tiene una cobertura espacial mayor y demostró un menor enfriamiento durante la Edad de Hielo que la mayoría de las investigaciones previas.

“Los estudios que se basan en datos que se remontan solo a 1850 se ven afectados por grandes incertidumbres en los efectos del polvo y otras partículas pequeñas del aire que reflejan la luz del sol y pueden afectar a las nubes, fenómeno conocido como ‘forzamiento de aerosoles’, o por la absorción del calor por parte de los océanos”, señala la investigación.

Para disminuir el grado de incertidumbre, el equipo dirigido por Schmittner utilizó un modelo climático con más datos. Compilaron reconstrucciones de temperaturas de superficie terrestre y oceánica del Último Máximo Glacial y crearon un mapa global con esas temperaturas.

“Durante este periodo, el CO₂ atmosférico era aproximadamente un tercio inferior al nivel que existía antes de la Revolución Industrial y los niveles de metano y de óxido nitroso eran mucho más bajos. Debido a que muchas de las latitudes del norte se encontraban cubiertas de hielo y nieve, los niveles del mar eran más bajos, el clima era más seco (menos precipitaciones) y había más polvo en el aire”, apuntan.

Todos estos factores, que contribuyeron al enfriamiento de la superficie de la Tierra, se incluyeron en las simulaciones del modelo climático. Los nuevos datos cambiaron la valoración de estos modelos en muchos sentidos.

Modelos de alta y baja sensibilidad climática

Los modelos climáticos de alta sensibilidad (más de 6 grados) sugieren que los bajos niveles de CO₂ atmosférico durante el Último Máximo Glacial tendrían como resultado un ‘efecto arrollador’ que habría dejado a la Tierra cubierta de hielo completamente. “Obviamente, eso no sucedió”, afirma el científico.

Según la investigación, a pesar de que la Tierra estuvo entonces cubierta por mucho más hielo y nieve que hoy en día, las capas de hielo no se extendieron más allá de latitudes de unos 40 grados y los trópicos y subtrópicos se encontraban en gran medida sin hielo, con excepción de las alturas elevadas.

Por otro lado, los modelos con baja sensibilidad climática (menos de 1,3 grados) subestimaron el enfriamiento en casi todo el mundo durante el Último Máximo Glacial. “Los niveles de incertidumbre pueden haberse subestimado porque las simulaciones de los modelos no tuvieron en cuenta la forma en la que las nubes reflejan la luz solar”, afirmó Schmittner.

Para los científicos, la reconstrucción de las temperaturas superficiales terrestres y marítimas de hace 21 000 años es una tarea compleja. “Cuando observamos los datos paleoclimáticos por primera vez, me quedé sorprendido por el escaso enfriamiento del océano”, aseguró el experto. De media, el océano era solo 2ºC aproximadamente más frío de lo que es hoy, aunque el planeta era completamente diferente: enormes capas de hielo en el Norte de América y el norte de Europa, más hielo y nieve marinos, diferente vegetación, niveles del mar más bajos y más polvo en el aire.

“Pueden esperarse cambios drásticos sobre la tierra, sin embargo, nuestro estudio demuestra que todavía estamos a tiempo para evitar que esto suceda si realizamos un esfuerzo coordinado para cambiar rápidamente el rumbo”, concluye Schmittner.

Referencia bibliográfica:

Andreas Schmittner, Peter Clark, Alan Mix, Nathan Urban, Jeremy Shakun, Natalie Mahowald, Patrick Bartlein, Antoni Rosell Melé. “Climate Sensitivity Estimated From Temperature Reconstructions of the Last Glacial Maximum”. Science, 24 de noviembre de 2011.

Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC).

El geólogo Juan Acosta (Águilas-Murcia, 1949) acaba de terminar su misión en las aguas de El Hierro. Durante esta semana ha dirigido la primera fase de la campaña científica Bimbache para cartografiar el nuevo volcán submarino que hace unos días nació cerca de la isla canaria. El investigador del Instituto Español de Oceanografía (IEO) cuenta los detalles a SINC.

El geólogo Juan Acosta en la cubierta del buque Ramón Margalef. Al fondo la localidad de La Restinga (El Hierro). Imagen: IEO.

Sobre la cubierta del buque Ramón Margalef, Juan Acosta atiende nuestra llamada. Este miércoles el geólogo del IEO ha entregado a su compañero Francisco Sánchez el relevo como jefe de la campaña Bimbache, bautizada con el nombre de los antiguos pobladores de El Hierro. El objetivo, investigar el volcán submarino que ha surgido bajo las aguas de la isla.

“La primera fase de esta campaña ha consistido básicamente en realizar la batimetría (cartografía del fondo marino), además de recoger otra información de interés con el sofisticado equipo de sondas del barco”, comenta Acosta. El geólogo se embarcó el 23 de octubre y al día siguiente, mediante barridos constantes y paralelos en el mar, ya habían identificado y cartografiado el entorno del volcán.

La base del edificio volcánico se sitúa a unos 300 metros de profundidad. Su aspecto es el de un cono de unos 100 metros de alto, con un diámetro en la base de 700 m y 120 m de anchura en el cráter. Su volumen ronda los 0,012 km³, y 0,07 km³ el de la lengua de lava que poco a poco va rellenando el valle adyacente.

“Probablemente es la primera vez que se ha cartografiado un volcán submarino tan joven y con una resolución tan alta”, señala Acosta, que destaca la importancia de las sondas multihaz de última generación que incorpora el Ramón Margalef. Permiten observar detalles de menos de 10 metros en el fondo.

El investigador también subraya la juventud del volcán. El pasado 9 de octubre científicos del Instituto Geográfico Nacional (Ministerio de Fomento) detectaron los primeros eventos sísmicos que delataban su nacimiento. Al día siguiente lo confirmaron todas la estaciones de la red de vigilancia de la isla al registrar una señal de tremor volcánico (señal sísmica que indica que sale lava), con mayor amplitud en la zona de La Restinga. En quince días sus colegas del IEO ya mostraban el volcán submarino en los mapas. ¿Pero cómo saben que no estaba antes ahí? El fondo está lleno de conos volcánicos, la mayoría de hace unos 10.000 años.

La superposición muestra el volcán

Modelo digital del terreno de una vista general del Rift Sur de El Hierro. Desde el cráter y en dirección SW se aprecia la fisura en la cual se ha detectado actividad efusiva. Imagen: IEO

La respuesta la ofrece la cartografía de la misma zona que realizaron en 1998, con la ayuda de investigadores del Instituto Hidrográfico de la Marina  (Ministerio de Defensa) y en el marco del programa de Zona Económica Exclusiva Española. Mediante un sistema de información geográfica los científicos han superpuesto ahora aquellas imágenes con las actuales y de esta forma han confirmado el nacimiento del nuevo volcán.

“Es espectacular observar en la batimetría cómo donde hasta ahora había un cañón submarino, hoy aparece un nuevo volcán submarino, con su lengua de lava que va pendiente abajo”, destaca Acosta.

La información facilitada por las sondas también ha servido para generar gráficos de los penachos de gas que no dejan de salir del cráter principal y las fisuras próximas. Las emisiones llegan hasta la superficie, aunque la tripulación –compuesta por unas 25 personas, la mitad científicos– todavía no ha tenido que usar las mascarillas ni el resto de la equipación dispuesta en caso de emergencias.

“Nosotros no hemos olido emanaciones de azufre ni nada parecido”, tranquiliza Acosta, pero no se pronuncia sobre la evolución y los posibles riesgos del volcán en los próximos días. “No sabemos qué pasará mañana”. Su papel se limita a facilitar todos los datos a los responsables del Plan Especial de Protección Civil por Riesgo Volcánico en Canarias (PEVOLCA) para ayudarlos en la toma de decisiones.

La campaña científica entra ahora en su segunda fase bajo el mando del investigador Francisco Sánchez, también del IEO. Hasta el 31 de octubre se tomarán fotos y vídeos del cono volcánico con un “trineo” de cámaras de alta resolución y un vehículo submarino de observación remota denominado Liropus. A partir de ahí, está prevista una tercera fase para analizar las corrientes y la composición físico-química de las columnas de agua que rodean al nuevo volcán submarino.

Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC).