miércoles, 18 de diciembre de 2019

El permafrost se está convertiendo en fuente de carbono en lugar de almacenamiento

Reporte de Samron Reiny del equipo de Nasa Earth Science News, y Miles Grant del Woods Hole Research Center.  Basado en artículo del Earth Observatory.


Permafrost Becoming a Carbon Source Instead of a Sink
Emisión de CO2 en el ártico durante el invierno, años 2003 - 2017. Imagen de Joshua Stevens del Nasa Earth Observatory, usando datos de Natali, S.M,e al. (2019).  
Las emisiones de carbono de las regiones árticas parecen estar agregando más carbono a la atmósfera de la Tierra cada año que lo las plantas del ártico están fijando.  Esto es un cambio drástico para una región que ha capturado y almacenado carbono por decenas de miles de años.

En un estudio publicado en Nature Climate Change, científicos estimaron que unas 1.7 mil millones de toneladas métricas de carbono se perdieron de la permafrost del ártico durante cada invierno desde el 2003 al 2017.  En el mismo tiempo, un promedio de mil millones de toneladas métricas de carbono fue fijado por la vegetación durante las estaciones de crecimiento de los veranos.  Esto cambia la región desde ser un almacenamiento  neto de dióxido de carbono – cuando se captura el mismo y se almacena – a ser una fuente neta de emisión.

Permafrost es la capa de suelo congelada rica en carbono que cubre una cuarta parte del área sólida del hemisferio norte; cubre amplias áreas de Alaska, Canadá, Siberia y Groenlandia.  Los científicos han estimado que el 
permafrost almacena más carbono que los que ha sido liberado por los humanos por la quema de combustibles fósiles.   Estos suelos congelados han mantenido este carbono trancado por miles de años pero el aumento de las temperaturas está haciendo que se descongelen y suelten esos gases de invernadero.

El mapa mostrado arriba muestra el estimado de emisiones de dióxido de carbono anual en invierno (octubre a abril) en la región de permafrost del ártico del 2003 al 2017.  Un equipo de más de 70 investigadores compilaron mediciones en el campo de emisiones de dióxido de carbono y las combinaron con datos de sensores remoto y modelos de ecosistemas para evaluar las pérdidas de carbono actuales y futuras.

“Estos hallazgos indican que la pérdida de dióxido de carbono en el invierno está compensando la fijación de carbono durante la temporada de crecimiento, y estas pérdidas aumentarán según el clima continúa calentándose.” Dijo la investigadora Sue Natali, autora principal del estudio y científica en el Centro de Investigación de Woods Hole (WRHC por sus siglas en inglés).  “Estudios dedicados a sitios individuales ya han visto esta transición, pero hasta ahora no habíamos tenido unas cuentas claras del balance de carbono invernal a través de toda la región ártica.



Capas de permafrost en el perfil del suelo. Fotografía de Jefferson Beck, NASA.

La Doctora Natali y sus colegas han advertido que las pérdidas de invierno de dióxido de carbono de las regiones de permafrost pudieran aumentar un 41% sobre el próximo siglo si las emisiones de gases de invernadero por los humanos continúan a la velocidad actual.  Si el uso de combustibles fósiles es reducido moderadamente, las emisiones de dióxido de carbono en el invierno aumentarían sólo un 17%, en comparación con las emisiones actuales.  El carbono emitido del permafrost no ha sido incluido en la mayoría de los modelos de climas futuros.
  
“Mientras más se calienta, más carbono de la región de permafrost será liberado a la atmósfera, lo cual ayuda a mayor calentamiento,” dice el co-autor y científico de WHRC  Brendan Rogers. “Es de importancia que nuestro estudio, el cual usó muchas más observaciones que antes, indica una fuente mucho más fuerte de carbono ártico en el invierno.  Podríamos estar observando una transición del almacenaje del carbono ártico a una fuente de producción de carbono, lo cual no es buena noticia.”

El estudio fue patrocinado por el Experimento de VulnerabilidadArtico-Boreal (ABoVE, por sus siglas en inglés) y conducido en coordinación con la Red de Carbono de Permafrost y más de 50 instituciones colaboradoras


NASA Earth Observatory image by Joshua Stevens, using data from Natali, S.M., et al. (2019). NASA photograph of permafrost by Jefferson Beck. Story by Samson Reiny, NASA Earth Science News Team, and Miles Grant, Woods Hole Research Center.


Referencias & Recursos


viernes, 6 de diciembre de 2019

Las galaxias más remotas están muriendo y los astrónomos quieren saber por qué

Toby Brown, McMaster University


Imagen tomada por el telescopio Hubble de NGC 4639, una galaxia espiral barrada en la constelación de Virgo. NASA




En las regiones más remotas del universo hay galaxias que están muriendo. Los astrónomos quieren saber por qué se están apagando sus formaciones estelares.

Esa es también la intención del primer gran proyecto llevado a cabo por Canadá con uno de los telescopios más grandes del mundo. Un nuevo programa científico, denominado Estudio del Entorno de Virgo Trazado en Monóxido de Carbono (VERTICO, por sus siglas en inglés) está investigando de manera minuciosa cómo el entorno acaba con las galaxias.

Como investigador principal de VERTICO, soy el encargado de dirigir al equipo de 30 expertos que estamos utilizando el Atacama Large Millimeter Array (ALMA) para mapear en alta resolución el hidrógeno molecular (el combustible del que se alimentan las formaciones estelares), en 51 galaxias de la agrupación más cercana a nuestra situación, el Cúmulo de Virgo.

Creada en 2013 gracias a una inversión de 1 400 millones de dólares, ALMA es una red de antenas de radio conectadas a una altitud de 5 000 metros en el desierto de Atacama, en el norte de Chile. El programa forma parte de un acuerdo internacional entre Europa, Estados Unidos, Canadá, Japón, Corea del Sur, Taiwán y Chile. ALMA, el proyecto astronómico terrestre más grande en funcionamiento, posee el telescopio de longitud de onda milimétrica más avanzado del mundo, idóneo para el estudio de densas nubes de gas frío a partir de las cuales nacen las estrellas y que no pueden ser percibidas mediante el uso de luz visible.

Los grandes programas de investigación de ALMA, como VERTICO, están diseñados para abordar ciertos desafíos científicos que puedan desencadenar avances importantes en este campo.

Cúmulos de galaxias


El lugar que las galaxias ocupan en el universo y la forma en que interactúan con lo que las rodea (el medio intergaláctico) y entre ellas son aspectos que tienen mucha influencia en su capacidad para crear estrellas. Sin embargo, aún es un misterio cómo este ambiente dicta la vida y la muerte de las galaxias.

Los cúmulos de galaxias son los entornos más extensos y extremos del universo y llegan a contener cientos e incluso miles de galaxias. Allí donde hay masa, hay gravedad, y la inmensa fuerza gravitacional presente en los cúmulos hace que las las galaxias se desplacen a velocidades vertiginosas, a menudo miles de kilómetros por segundo, y calienta el plasma que hay entre ellas hasta alcanzar temperaturas tan altas que arden con los rayos X.

En el inhóspito y denso interior de estos cúmulos, las galaxias interactúan intensamente con su entorno y entre ellas mismas. Son estas interacciones las que pueden aniquilar o extinguir su formación estelar.

El principal objetivo de la investigación colaborativa de VERTICO es, precisamente, entender qué mecanismos de enfriamiento detienen la formación de estrellas y cómo lo hacen.

El ciclo vital de las galaxias


Cuando las galaxias desfallecen en los cúmulos, el plasma intergaláctico elimina rápidamente el gas mediante un violento proceso denominado “despresurización por impacto” (ram pressure stripping en inglés). Al acabar con el elemento que sirve de combustible para formar nuevas estrellas, la galaxia termina por desaparecer y se convierte en un ente inerte en el que la creación de estrellas es imposible.

Asimismo, las altas temperaturas que se producen en los cúmulos pueden interrumpir el enfriamiento del gas caliente y condensarlo sobre las galaxias. En dicho caso, el gas no es eliminado por el propio entorno, pero se consume durante la fase de formación de estrellas. Este proceso conduce a la lenta pero inevitable suspensión de la creación estelar, interrupción que recibe la ciertamente morbosa denominación de inanición o estrangulación.




Imagen de la galaxia espiral NGC 4330, perteneciente al Cúmulo de Virgo. El gas caliente despresurizado se muestra en rojo, mientras que la capa azul representa el gas apto para la formación de nuevas estrellas. Fossatie et al. (2018). Imagen del autor.





Aunque estos procesos varían de forma considerable, cada uno deja una huella única e identificable en el gas que da lugar al nacimiento de las estrellas. El objetivo principal de VERTICO es unir todas esas huellas para conformar una imagen que explique de qué manera producen modificaciones los cúmulos sobre las galaxias.

Tras décadas de trabajo en las que se ha intentado comprender cómo el entorno hace posible la evolución de las galaxias, nuestro propósito es añadir una nueva e importante pieza al rompecabeza.

El estudio de un caso ideal


El Cúmulo de Virgo está en la ubicación perfecta para llevar a cabo un estudio detallado de su entorno. Se trata del cúmulo de galaxias masivo más cercano a nosotros y se encuentra en proceso de formación, lo que significa que podemos obtener instantáneas de las diferentes fases del ciclo de la vida de las galaxias. Esto nos permite ampliar el cuadro que explica cómo se apaga la formación estelar en los cúmulos de galaxias.

Las galaxias del Cúmulo de Virgo han sido observadas desde prácticamente todas las longitudes de onda del espectro electromagnético (por ejemplo, de radio, óptica y ultravioleta), pero aún no se ha estudiado el gas que forma las estrellas con la sensibilidad y resolución necesarias, ya que la longitud de onda es milimétrica.

VERTICO, una de las más importantes investigaciones sobre galaxias desarrolladas en ALMA hasta la fecha, podrá proporcionar mapas en alta resolución del hidrógeno molecular (el combustible para la formación estelar) de 51 galaxias.

Gracias a los datos recopilados por ALMA en esta notable muestra de galaxias, será posible averiguar exactamente qué elementos están acabando con las galaxias de ambientes extremos, ya sean los mecanismos represivos, la despresurización por impacto o la inanición, y cómo lo están haciendo.
Al identificar la situación del gas que forma las estrellas dentro de galaxias en las que el entorno impide su nacimiento, VERTICO podrá realizar avances en el entendimiento de la evolución de las galaxias en las regiones más densas del universo.The Conversation

Toby Brown, Postdoctoral Fellow in Astrophysics, McMaster University

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.