Un blog de ciencia para entender el funcionamiento del planeta y su relación con la historia de la humanidad
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Climáticamente tiene una importancia enorme ya que el calor puede quedar guardado en el océano profundo o ser liberado cuando sube a superficie. Pero de eso hablaremos la semana que viene. Hoy contaremos qué es eso de la circulación termohalina, y para terminar con el tema de las cronologías, veremos su efecto en las dataciones con radiocarbono.
Existen algunas zonas donde se mezclan estas capas, las zonas donde el agua se hunde y las zonas donde el agua surge hacia superficie ¿y qué puede hacer que un agua que está en superficie se hunda?, el frío polar. Así, las aguas que provienen del Golfo de México, cálidas y relativamente saladas, y se dirigen hacia el polo norte, por la corriente del golfo, cuando llegan a la altura de Islandia y Groenlandia se enfrían. Como tienen una cantidad de sales mayor que las aguas de lluvia de Norteamérica y norte de Europa, se hunden hasta el fondo. Este proceso de hundimiento puede ser mayor o menor según la formación de hielo marino y su extensión, ya que al formar los cristales de hielo se expulsa la sal, la cual queda en el agua líquida, formando una masa de agua de muy alta salinidad que se hundirá todavía más rápido. Algo parecido ocurre en algunos puntos de la Antártida, donde ya vimos en este video de la BBC el caso extremo en el que un hundimiento de aguas salinas y muy frías iba dejando una columna helada. Estas zonas de hundimiento se consideran los motores de la circulación termohalina y donde comienza un viaje que se calcula puede durar hasta mil años. Evidentemente, si en un sitio está entrando agua, en otro tiene que salir. Las aguas que se hundieron en el Atlántico norte viajan por el fondo, se juntan con las de la Antártida que son incluso más densas, y ambas masas de agua se ponen a dar vueltas alrededor de la Antártida hasta que en un momento se desvían hacia el Pacífico y el Índico en dirección al ecuador. En este viaje hacia el ecuador se van calentando y van subiendo hacia la superficie ayudadas por la orografía, ya que en el camino se van topando con montañas submarinas, islas, etc que les ayuda a surgir. Una vez en superficie, finalmente, las corrientes superficiales cerrarán el ciclo llevándolas hasta al Atlántico Norte. Si nos ponemos a pensar en el C14 radiactivo que hay en la atmósfera y entra en el agua podemos deducir que cuanto mayor tiempo haya estado en el fondo una parcela de agua, menor contenido de C14 va a tener, ya que se interrumpe la llegada de C14 nuevo y el que ya estaba va decayendo radiactivamente. Así, a priori podemos calcular la edad del agua, entendiendo que ese agua “nace” cuando se aleja de la atmósfera. La diferencia de edad radiocarbono entre la medida en cada lugar y la atmosférica es lo que se llama “edad de reservorio” y se utiliza para hacer las pertinentes correcciones en dataciones de fósiles de sedimentos marinos. Generalmente las mediciones se hacen en conchas, ya que la señal de C14 que incorpora un organismo al construir la concha es la misma que tiene el agua, y a ser posible de organismos que viviesen antes de las primeras bombas atómicas o incluso antes de la quema de combustibles fósiles, para que que no interfiera en la proporción de C14. Es decir, fundamentalmente de colecciones antiguas y museos. Uno podría pensar que la edad de las aguas superficiales va a ser cero, ya que hay un equilibrio químico con la atmósfera, pero lo cierto es que hay muchas interferencias en la señal de C14. Los propios procesos físicos relacionados con el viento que hacen surgir aguas subsuperficiales de otras masas de agua, mezclando señales de C14 . También el fitoplancton (microalgas marinas) fija C14 que lo incorpora al ecosistema y este ecosistema no es estático y muchos organismos migran verticalmente, mezclando señales de C14 de capas de agua diferentes. O incluso el vulcanismo submarino incorpora grandes cantidades de carbono sin ningún tipo de radiactividad, alterando la proporción C12/C14.
Como pueden imaginar esto tiene muchas imprecisiones y es el talón de Aquiles de las reconstrucciones con sedimentos marinos que suelen manejar fechas con amplios márgenes de error (por ejemplo, en mis estudios de la corriente de California + 50 años). A parte de las razones ya mencionadas, la circulación termohalina puede ser más rápida o lenta según la velocidad de hundimiento, por el clima, la cantidad de hielo, etc, por lo que las edades reservorio habrán cambiado a lo largo de los siglos y milenios. Así que tenemos dos incógnitas, la edad del fósil y la edad reservorio, pero una sola variable, una medición de C14 A veces hay suerte y puede calcularse las variaciones de esa edad reservorio en escalas miles de años gracias a las sintonizaciones orbitales de las que ya he hablado antes. Por ejemplo, tomamos un núcleo de sedimento de una región, medimos una variable que sabemos varía con las variaciones orbitales, como el isótopo de oxígeno, y también medimos el C14 de conchas de foraminíferos que quedaron atrapados en el sedimento. Primero sintonizamos el isótopo de oxígeno con la variación orbital para darle una edad y así nos queda la medición de C14 para calcular la edad reservorio. Este es más menos el ejercicio que realizaron en aguas de Perú y que pueden ver en la imagen inferior, de arriba a abajo; registros del hielo de Groenladia en amarillo y verde; después dos regstros de temperatura e isotopo de oxígeno que en la gran escala es similar al planetario y por lo tanto se sintoniza con el registro de Groenlandia. Abajo del todo, las dos posibles variaciones de edades de reservorio según la sintonización utilizada. Click en la foto para ver Fuente y colaboradores, 2015
Referencias y enlaces de interés: Sobre circulación termohalina hablaré más la semana que viene. Hay muchas páginas con explicaciones de esta circulación, por ejemplo en wikipedia Sobre edades de reservorio no hay mucho en español, creo que esta entrada es bastante completa a nivel divulgativo y no conozco otra. En la wikipedia en inglés viene un buen resumen de los reservorios de edad con el C14 La "biblia" de referencia: Radiocarbon Software para cálculos de edades radiocarbono Para explorar edades de reservorio en google Earth Aquí podéis ver en qué consiste el truco del buzo, no es más que unos buzos cabeza abajo en un lago helado
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