Dos investigadoras del departamento de Física Aplicada II de la Universidad de Sevilla han publicado, en colaboración con la Woods Hole Oceanographic Institution de Massachusetts (EEUU), una compilación global de datos que recoge todas las medidas oceánicas de torio-234 realizadas durante más de 50 años. Este trabajo supone una poderosa herramienta para la correcta cuantificación del papel global de los océanos como pulmones de la Tierra y la mejora de la cuantificación de este fenómeno en las que se basan los modelos de predicciones climáticas futuras.

El torio-234 es un elemento radiactivo presente de forma natural en la naturaleza y uno de los trazadores más utilizados en la oceanografía. Los elementos radiactivos liberan partículas o radiación procedente del núcleo, transformándose tras la emisión en otros elementos. Al emisor inicial se le conoce como ‘padre’ y al nuevo elemento, que suele ser radiactivo, como ‘hijo’. El torio-234 es el hijo del uranio-238, que está presente de manera natural en la Tierra. En general, se esperaría que padre e hijo estuvieran presentes en el océano en concentraciones radiactivas muy similares. Sin embargo, el torio-234 es químicamente muy afín a las partículas, por lo que se adhiere a ellas, mientras que el uranio-238 permanece en disolución en el agua.

Esta diferencia en el compartimento de ambos elementos radiactivos tiene implicaciones muy importantes en el océano, ya que cuando hay actividad biológica, aparece un déficit de torio-234 respecto a su padre. Esto es debido a que el torio-234 se asocia a las partículas que se producen en la superficie del océano y se hunden por efecto de la gravedad. Midiendo el déficit de torio-234 es posible evaluar el flujo de partículas que se hunden en el océano, conocidas como ‘nieve marina’.

La compilación reúne resultados de investigadores y laboratorios desde el uso inicial de la técnica del torio-234 en 1967 hasta la actualidad. Además, la publicación incluye una revisión histórica de los 50 años de la técnica, su evolución a lo largo del tiempo y los hitos que marcaron el curso de la técnica del torio-234 y la oceanografía.

El trabajo cuenta con más de 56 000 datos de torio-234, así como registros de temperatura y salinidad, y gran número de metadatos de gran utilidad compilados de un total de 376 campañas oceanográficas y más de 5 000 localizaciones que abarcan todo el océano. Este impresionante conjunto de datos está recogido en un único repositorio dinámico y de acceso abierto, que está ahora disponible para toda la comunidad científica dedicada al estudio de los océanos en el repositorio © PANGAEA .

Esta compilación supone una poderosa herramienta para la correcta cuantificación del papel global de los océanos como pulmones de la Tierra y la mejora de la cuantificación de este fenómeno en las que se basan los modelos de predicciones climáticas futuras.

En profundidad

En concreto, las observaciones de las distribuciones temporal y espacial de torio-234 en la columna de agua brindan información valiosa parar estudiar el ciclo del carbono oceánico. Uno de los principales componentes de este ciclo es el mecanismo conocido como ‘bomba biológica de carbono’, el cual engloba el conjunto de procesos por el cual el dióxido de carbono (CO2) es consumido en la superficie oceánica por el fitoplancton – plantas marinas –   que lo incorpora a su cuerpo en el proceso de fotosíntesis, y transportado hacia las profundidades por efecto de la gravedad – conformando lo que se conoce como ‘nieve marina’ – a medida que el fitoplancton muere, defeca o es consumido por organismo más grandes.

Este mecanismo tiene un impacto directo en los niveles de CO2 atmosférico, los cuales serían el doble de los actuales sin la acción de la bomba biológica de carbono. La aplicación más extendida del torio-234 es cuantificar la cantidad de ‘nieve marina’ que se hunde hacia el océano profundo y todos los procesos involucrados en ello. La correcta precisión de este flujo de ‘nieve marina’ ayudará a mejorar las predicciones climáticas.

Referencias:

Ceballos-Romero, E., Buesseler, K. O. and Villa-Alfageme, M. (2022) ‘Revisiting five decades of 234Th data: a comprehensive global oceanic compilation’, Earth System Science Data, 14(6), pp. 2639–2679. doi: 10.5194/essd-14-2639-2022.

Ceballos-Romero, Elena; Buesseler, Ken O; Muñoz-Nevado, Carlos; Villa-Alfageme, María (2021): More than 50 years of Th-234 data: a comprehensive global oceanic compilation. PANGAEA, https://doi.org/10.1594/PANGAEA.918125