La verdadera lucha contra el efecto invernadero

Para la lucha contra el efecto invernadero hay dos opciones: contaminar menos o evitar las emisiones de gases. En este segundo enfoque entran las iniciativas de secuestrar (enterrar) el CO2 producido. Y dos ensayos de los que se hace eco la revista Nature apuntan a un material idóneo: el basalto.

Estas rocas se forman por solidificación de la lava volcánica, y son muy porosas. La idea es inyectar el gas para que ocupe los espacios en los sedimentos profundos de este material, donde quedaría capturado. Además, no solo se mantendría ahí. Porque se calcula que al cabo de un tiempo relativamente corto, parte de ese gas reaccionaría con otros minerales y se solidificaría (el CO2 reaccionaría formando carbonatos). En concreto se calcula que el 20% se convertiría en 10 o 15 años.

Hasta ahora los intentos de enterrar el carbono se han hecho, sobre todo, en arenisca. Pero el basalto es una opción, indican los autores del trabajo, que señalan que hay ya dos proyectos en marcha, uno en Islandia y otro en el noroeste de Estados Unidos.

No es una técnica barata. Hay que captar las emisiones, conducirlas y abrir pozos hasta el basalto, que luego deben sellarse. En el caso de Wallula, en el Estado de Washington, el basalto está a más de 800 metros de profundidad. Los trabajos medirán durante años si la captura es efectiva, si no hay fugas y la conversión en roca.

Un lago de la Antártida sirve de modelo para los lagos marcianos

De tan sólo un palmo de profundidad y 30 m² de extensión, el lago Don Juan en la Antártida es el lugar con mayor concentración de sal del planeta. Su salinidad del 40% impide que se congele incluso a temperaturas de -40 °C. Allí, un equipo de científicos de la Universidad de Georgia (Estados Unidos) están investigando qué procesos químicos se dan en ese ambiente, cuyas condiciones se creen similares a las de las hipotéticas bolsas de agua líquida de Marte.

Entre los descubrimientos hechos hasta ahora figura un mecanismo químico desconocido que produce óxido nitroso, uno de los gases relacionados con el efecto invernadero. Aunque este gas suele estar asociado a la presencia de microorganismos, los científicos no han podido detectar otros compuestos también típicos de la actividad microbiana, como el metano y el ácido sulfhídrico. En ninguno de sus análisis han podido tampoco detectar la presencia de formas de vida, aunque se sabe que habían existido allí hasta hace unas décadas.

Foto: The University of Georgia

“Lo que hemos encontrado son una serie de reacciones entre los solutos y las rocas que producen toda una variedad de compuestos, como el óxido nitroso y el hidrógeno”, ha declarado uno de los investigadores. “Este mecanismo puede estar ocurriendo en otros lugares de la Tierra y también podría ser un componente importante de ciclo del nitrógeno en Marte y una fuente de energía [en forma de hidrógeno] para la quimiosíntesis microbiana”. El descubrimiento se ha publicado en la revista Nature Geoscience.

Las matemáticas explican por qué los ríos forman afluentes

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Mapa físico de la ramificación de la red de ríos en la meseta de Allegheny (EEUU), con el río Ohio a la izquierda. Imagen: Taylor Perron, MIT

Un estudio publicado esta semana en Nature propone una teoría matemática para explicar por qué los ríos se ramifican creando afluentes. Los autores muestran que el patrón de ramificación de las redes fluviales está controlado por dos inestabilidades acopladas en el proceso de erosión del suelo.

Taylor Perron, autor principal del trabajo, explica a SINC estas inestabilidades: “Imaginemos una serie de valles de aproximadamente el mismo tamaño, excepto uno que es ligeramente mayor. Este tenderá a crecer más, porque puede recoger más agua y el flujo del río será mayor y erosionará el terreno más rápido. Pero al mismo tiempo el suelo que se mueve hacia abajo por las laderas tiende a llenar el valle y hace que este no crezca”.

“Hemos descubierto un punto de inflexión matemático que determina si ese valle continuará creciendo o si se encogerá al tamaño de sus vecinos. Esa es la primera inestabilidad”, apunta Perron.

Hasta ahora no había un modelo matemático. La segunda se refiere, según el investigador, a qué ocurre si el valle crece: “Hemos encontrado otro punto de inflexión: si el valle se hace más grande, sus laderas serán lo suficientemente largas para desarrollar sus propios cauces que desembocan en el fondo del valle, creándose una red de canales donde antes solo había un cauce principal”.

Los geólogos saben desde hace más de un siglo que las redes fluviales se desarrollan con el tiempo, erosionando la superficie terrestre. Sin embargo, “no existía un modelo matemático que explicara por qué algunos valles tienen cauces ramificados mientras que otros solo tienen un canal fluvial”, aclara el autor.

Los investigadores usaron una combinación de escáneres de la topografía con láseres de alta resolución, medidas de isótopos en rocas para medir las tasas de erosión en los últimos miles de años y un modelo de erosión por ordenador para “acelerar el desarrollo de la topografía de cientos de años a unos pocos minutos”, en palabras de Perron.

El autor concluye que conocer cómo están formadas las redes fluviales “puede ayudar a saber más sobre la historia de la Tierra, ya que está escrita en el paisaje”.

Además, añade que también “podemos aprender algo sobre los procesos de erosión de cauces que no podemos visitar en persona, como los de Titán –el satélite de Saturno– y otros lugares del sistema solar”.

Referencia bibliográfica:

J. Taylor Perron, Paul W. Richardson, Ken L. Ferrier & Mathieu Lapotre “The root of branching river networks”.Nature. doi:10.1038/nature11672

Analizan el magma hallado durante una perforación a dos kilómetros de profundidad

Unos geólogos que en 2009 estaban realizando una perforación para abrir un pozo con el que examinar la actividad geotérmica del subsuelo cerca del volcán de Krafla, en Islandia, tropezaron con un problema para el que no estaban preparados: magma (roca fundida o lava subterránea) que fluyó inesperadamente en el pozo a una profundidad de 2,1 kilómetros, forzando a los investigadores a detener su trabajo de perforación. Sin embargo, aunque el flujo de magma truncó aquel proyecto, les ha dado a los científicos una oportunidad única para estudiarlo y evaluar un sistema geotérmico muy caliente como fuente de energía.

(NCYT) Wilfred Elders, profesor emérito de geología en el Departamento de Ciencias de la Tierra en la Universidad de California en Riverside, ha dirigido el equipo de investigación.

El pozo que habían estado excavando había sido diseñado inicialmente para buscar recursos geotérmicos hasta 4,5 kilómetros de profundidad.

Actualmente, un tercio de la energía eléctrica y el 95 por ciento de la calefacción de las viviendas en Islandia se producen a partir de vapor y agua calientes que están presentes de manera natural en terrenos volcánicos.

El aspecto económico de generar electricidad a partir de tal vapor geotérmico mejora cuanto más altas sean su temperatura y su presión. Dado que cuanto mayor es la profundidad a la que se perfora en una zona caliente, más altas son la temperatura y la presión, debe ser posible llegar a una cota dónde exista un fluido más denso con un contenido muy alto de calor, pero también con una viscosidad inusualmente baja. Aunque fluidos de esta clase se usan en grandes centrales termoeléctricas que funcionan quemando carbón, nadie había tratado de usar a los que deben existir de manera natural en las zonas más profundas de las áreas geotérmicas.

Después de análisis detallados, Elders y sus colegas han comprobado, entre otras cosas, que aunque el volcán Krafla, al igual que todos los demás volcanes de Islandia, es basáltico (el basalto es una clase de roca volcánica que contiene entre un 45 y un 50 por ciento de sílice), el magma que encontraron es de riolita (una roca volcánica que contiene entre un 65 y un 70 por ciento de sílice).

Por otra parte, Elders cree que debería ser posible encontrar masas de magma razonablemente poco profundas, ya sea en Islandia o en cualquier otra parte del mundo. En el futuro, tales masas podrían convertirse en atractivas fuentes de energía.

Medir los terremotos del pasado lejano

Los terremotos son virtualmente imposibles de predecir, y capaces de causar estragos incalculables en segundos.

(NCYT) Ahora, una nueva herramienta quizás nos permita aprender de los terremotos del pasado lejano, lo cual podría aportar su granito de arena al trabajo encaminado a lograr mejores predicciones de terremotos futuros.

Los datos sismográficos, con cierta continuidad y rigor científico, de los que hoy se dispone acerca de los terremotos, sólo se remontan a poco más de un siglo atrás.

El equipo de Shmuel Marco, Eyal Hefetz y Nadav Wetzer, todos de la Universidad de Tel Aviv, ha inventado una nueva herramienta que describen como una especie de "paleosismógrafo", para ayudar a los geofísicos y a otros investigadores a obtener datos valiosos sobre los patrones de la actividad sísmica en el pasado.

El nuevo sistema, desarrollado con la ayuda de geólogos y físicos, tiene una importancia especial en las áreas donde los terremotos afectan a las masas de agua.

También puede ayudar a los ingenieros a conocer mejor lo que está en juego cuando se enfrentan al reto de diseñar y construir una nueva central hidroeléctrica. Una ubicación para una planta hidroeléctrica puede ser la mejor desde el punto de vista del aprovechamiento energético, pero poco aconsejable en términos de seguridad sísmica.

El enfoque del nuevo sistema para medir terremotos del pasado lejano se basa en analizar los patrones de los sedimentos pesados que penetran en los sedimentos ligeros ubicados directamente encima de ellos. Los resultados del análisis detallado aportan datos decisivos que permiten reconstruir un terremoto del pasado en sus parámetros básicos

El inesperado y crucial papel del cuarzo en la tectónica de placas

Durante décadas, diversos estudios han confirmado que la deformación a gran escala de los continentes se produce de forma repetitiva en algunas regiones y no en otras, aunque no se conocen bien las razones de esta distribución. Ahora, los hallazgos hechos en un nuevo estudio aportan algunos datos esclarecedores sobre la cuestión, pero también una sorpresa inesperada.

(NCYT) Los terremotos, la formación de montañas y otras manifestaciones de la tectónica continental dependen del movimiento de las rocas en respuesta a las tensiones estructurales.

Se sabe que la tectónica responde a los efectos de la gravedad, pero hay menos datos acerca de las propiedades del desplazamiento rocoso y cómo varían dependiendo del lugar.

Los científicos han observado que los cinturones de montañas y las zonas de grandes fisuras se han formado una y otra vez en los mismos lugares durante largos períodos de tiempo.

El geofísico Tony Lowry de la Universidad Estatal de Utah y su colega Marta Pérez-Gussinyé de la Royal Holloway (Universidad de Londres), han llegado a la conclusión de que el cuarzo es la clave de todo.

Quien haya viajado alguna vez hacia el oeste, desde las Grandes Llanuras de la región central de Estados Unidos, en dirección a las Montañas rocosas, posiblemente se habrá preguntado por qué las llanuras de repente dejan paso a picos montañosos abruptos en un lugar concreto. La explicación a este ejemplo puesto por Lowry, y a otros, es, según las conclusiones del nuevo estudio, un tanto inesperada: "Resulta que la corteza debajo de las llanuras casi no tiene cuarzo, mientras que las Montañas Rocosas son muy ricas en él", explica Lowry.

Los autores del nuevo estudio piensan que esos cinturones de cuarzo podrían ser el catalizador que pone en marcha el ciclo de desplazamiento de rocas que conduce a la formación de las montañas, y han descrito un nuevo enfoque para medir las propiedades de la corteza profunda.

Su trabajo pone de manifiesto el papel clave del cuarzo en la iniciación de la cadena de fenómenos geológicos que hacen que la superficie de la Tierra se resquebraje, se arrugue, se pliegue y se reconfigure en forma de montañas, llanuras y valles.

Algunos volcanes submarinos experimentan erupciones explosivas

De un 75 a un 80 por ciento de la actividad volcánica en la Tierra tiene lugar en las cordilleras submarinas, ubicadas a gran profundidad. La mayor parte de estos volcanes produce flujos abundantes de lava, más que erupciones volcánicas explosivas, tanto porque los niveles de gases magmáticos que alimentan a las explosiones, y entre los cuales destaca por su importancia el CO2, tienden a ser bajos, como porque los volcanes se encuentran bajo la gran presión del agua de las profundidades.

(NCYT) Sin embargo, durante los últimos diez años aproximadamente, los geólogos han especulado, sobre la base de la existencia de cenizas volcánicas en algunos sitios, que las erupciones explosivas también pueden darse en los volcanes submarinos ubicados a gran profundidad. Pese a esta sospecha, nadie había podido demostrarlo hasta ahora.

El equipo de Christoph Helo del Departamento de Ciencias Terrestres y Planetarias de la Universidad McGill, en Canadá, ha descubierto ahora concentraciones muy elevadas de CO2 en las gotitas de magma atrapadas en cristales extraídos de los depósitos de ceniza de origen volcánico ubicados en la Dorsal Juan de Fuca, frente a la costa de Oregón.

Estas gotas atrapadas representan el estado del magma antes de la erupción. Como resultado, Helo e investigadores de la Universidad McGill, el Instituto de Investigación del Acuario de la Bahía de Monterrey, y el Instituto Oceanográfico de Woods Hole, han demostrado que sí puede haber erupciones explosivas en los volcanes del mar profundo.

Su trabajo también demuestra que la liberación de CO2 desde el subsuelo marino hacia la atmósfera terrestre, al menos en ciertas partes de las cordilleras oceánicas, es mucho más elevada de lo que se había imaginado previamente.

Dado que las cordilleras oceánicas constituyen el sistema volcánico más grande de la Tierra, este descubrimiento tendrá importantes repercusiones para el estudio del ciclo global del carbono, un ciclo del que aún hay bastantes aspectos poco conocidos.