Ya tenemos un período de tiempo limitado para evitar los peores impactos del cambio climático. Eso podría reducirse aún más si una reserva de carbono previamente estable se desata repentinamente en la atmósfera. Y una gran tienda que preocupa a muchos científicos del clima es el permafrost, el suelo congelado que cubre aproximadamente una cuarta parte del hemisferio norte. En un Informe Especial de 2018, el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático advirtió que el permafrost presenta una gran incertidumbre para nuestra huella de carbono en el futuro.
Lo que subyace a esa incertidumbre es el destino del viejo carbono almacenado en el permafrost. Al igual que la quema de combustibles fósiles, liberar carbono del suelo congelado que se ha almacenado en la tierra durante miles de años puede calentar nuestro planeta rápidamente. Pero los científicos no están seguros de si ese carbono se liberará principalmente como dióxido de carbono o como metano, un gas de efecto invernadero más potente.
El permafrost es un suelo que se congela durante todo el año. Puede incluir arena, rocas o tierra oscura que es rica en materia orgánica. Es este suelo rico en materia orgánica lo más importante desde una perspectiva climática. Durante miles de años, decenas de miles, en algunos lugares, las plantas y los animales murieron, se descompusieron y se convirtieron en parte del suelo como materia orgánica. Luego, cuando ese suelo similar al compost se congeló, todo el carbono que contenía quedó bloqueado de la atmósfera.
Eso hace que el permafrost sea una gran reserva de carbono. Se extiende a lo largo de aproximadamente siete millones de millas cuadradas en latitudes altas, y contiene aproximadamente 1,5 billones de toneladas métricas de carbono, alrededor del doble de la cantidad de carbono en toda la atmósfera. Y con las zonas polares de la Tierra calentándose rápidamente, esta tienda es cada vez más vulnerable.
Cuando el permafrost se descongela, los microbios pueden descomponer su materia orgánica. En suelos húmedos y aireados, esta materia orgánica se convierte principalmente en dióxido de carbono. En condiciones húmedas y con poco oxígeno, se convierte en metano, que calienta el planeta 86 veces más que el dióxido de carbono en 20 años.
Los estudios estiman que el calentamiento climático podría liberar hasta 15 por ciento del carbono almacenado en el permafrost este siglo, por lo que es importante comprender este riesgo. El problema es que averiguar qué tan rápido se descongelará este suelo congelado, y qué gases de efecto invernadero liberará, es complicado.
Parte de la ecuación es qué tan rápido se descongela el permafrost. La mayoría del suelo congelado se descongela lentamente: cada verano, el permafrost en muchos lugares se vuelve más y más delgado. Pero, a veces, bolsas de permafrost se derriten de una vez en lo que se llama "descongelamiento abrupto". Este proceso hace que la tierra se hunda, ya que ya no es sostenida por una capa de hielo, erosionando laderas y formando nuevos humedales y lagos. El paisaje embolsado resultante se llama termokarst.
El mes pasado, los climatólogos reportado en Nature Geoscience que estas áreas de fusión abrupta podrían aumentar enormemente la cantidad de dióxido de carbono y metano liberado de las antiguas reservas de carbono en el permafrost. Bajo un escenario climático futuro de altas emisiones, el área total de descongelación abrupta alcanzó 1.6 millones de kilómetros cuadrados para 2100, y 2.5 millones de kilómetros cuadrados para 2300 (eso es 0.6 millones y 1.0 millones de millas cuadradas, respectivamente). Si bien menos del cinco por ciento de las tierras de permafrost experimentan este descongelamiento abrupto, producen casi la mitad de las emisiones como áreas de descongelamiento gradual, que cubren una extensión mucho mayor. Los modelos climáticos actuales no incluyen este rápido proceso de descongelación, pero los autores concluyen que contarlo podría duplicar las estimaciones previas de las emisiones de carbono del descongelamiento del permafrost.
Comprender las cantidades relativas de descongelación abrupta y gradual también puede revelar cuánto dióxido de carbono y metano se están produciendo. Marilena Geng, científica climática de la Universidad Memorial de Newfoundland, dice que cuando el suelo se descongela gradualmente, el sedimento anegado se asienta sobre una capa aún congelada. Sin ningún lugar para que el agua se mueva, esta zona pierde oxígeno, lo que facilita el trabajo de las bacterias generadoras de metano. En el deshielo brusco, el agua puede drenarse del suelo, lo que lleva a una mayor proporción de formación de dióxido de carbono. De hecho, el Nature Geoscience El estudio encontró que en escenarios de descongelación abrupta, los gases de efecto invernadero eran principalmente dióxido de carbono y solo 20 por ciento de metano (aunque el gas contribuyó con el 50 por ciento del calentamiento).
Pero hay más para comprender el metano, como señala otro estudio reciente. En un artículo publicado a mediados de febrero en Ciencias, los investigadores analizaron núcleos de hielo antárticos de entre 18,000 y 8,000 años atrás, el período en el que la Tierra se estaba calentando después de la última edad de hielo. Usando bolsas de aire en el hielo, podrían cuantificar los gases presentes en la atmósfera durante ese período. Buscaron metano libre del isótopo radioactivo de carbono 14, que está naturalmente presente en el material vivo y recientemente descompuesto, pero se pierde a medida que la materia orgánica envejece. Debido a que el permafrost contiene carbono muy viejo, el metano formado a partir de él generalmente no tiene prácticamente carbono-14. Si las burbujas de aire contienen este tipo de metano, eso indicaría que el período de deglaciación experimentó un auge de metano causado por el permafrost.
Pero la mayor parte del metano en las muestras de núcleo de hielo contenía C-14, lo que significa que provenía de fuentes distintas al permafrost y otras reservas antiguas de carbono. A partir de ese período de calentamiento, en el que el Ártico llegó a ser un poco más cálido de lo que es hoy, los investigadores concluyeron que se liberó muy poco metano del permafrost.
Isaac Vimont, investigador del ciclo del carbono en el Laboratorio de Investigación del Sistema Terrestre de NOAA y coautor del estudio, dice que los resultados sugieren que podríamos no ver la explosión de metano causada por el calentamiento global que otros estudios han señalado. "Hasta cierto punto, podemos decir que estos viejos depósitos de carbono (como el permafrost) se mantendrán estables", dice Vimont. "En el futuro, no lo sabemos". Si las temperaturas siguen subiendo más allá de las observadas en la última deglaciación, aún podríamos tener sorpresas de metano en la tienda.
Vimont y sus colegas ofrecen una explicación de cómo su evaluación llegó a una conclusión diferente. Mientras que algunos microbios esencialmente exhalan metano en ambientes anegados, otros organismos comen metano y exhalan dióxido de carbono. De esta manera, no todo el metano que se libera realmente termina en la atmósfera. Algunos estudios han documentado este proceso en filtraciones de metano del fondo marino del Ártico. "La liberación de metano viejo ocurre mucho más lento que el ritmo del cambio climático moderno", escribe Joshua Dean, biogeoquímico de la Universidad de Liverpool, en un artículo que acompaña al Ciencias estudiar. "Esto se debe a que el metano es una rica fuente de energía dentro de las redes alimentarias del ecosistema".
Ciertamente, habrá, y actualmente hay, alguna liberación de metano. Pero podría no ser significativo en comparación con otras fuentes de metano, como la producción y la quema de gas natural.
Sin embargo, incluso si no experimentamos un pico repentino de metano, eso no significa que el Ártico no esté en riesgo de convertirse en una fuente importante de carbono. El permafrost todavía se está perdiendo debido al cambio climático. Incluso si se está convirtiendo principalmente en dióxido de carbono, todavía hay muchas emisiones flotando en estas tierras. Tener comparativamente más dióxido de carbono no es necesariamente mejor, dice Geng. Dado que el dióxido de carbono es de larga duración en la atmósfera, se queda y calienta el planeta por más tiempo que el metano. "Ese calentamiento pasado (durante la deglaciación) mostró que el carbono almacenado en el permafrost se libera como dióxido de carbono en lugar de metano", dijo Geng sobre el estudio de Science. "Ni el carbono ni el metano es algo que esperamos que se libere del permafrost".
Ya sea metano o carbono, el efecto de la contaminación adicional por carbono en el Ártico es, ¡sorpresa! También es difícil de cuantificar. Esto se debe a que, en cierta medida, más plantas pueden echar raíces a medida que se pierde hielo y pueden comenzar a almacenar carbono por sí mismas.
Pero Geng y Alexander Kholodov, un investigador de permafrost de la Universidad de Alaska, Fairbanks, todavía dicen que enfrentamos un importante efecto de retroalimentación climática: las emisiones de carbono del permafrost calentarán el planeta, lo que generará más emisiones, lo que derretirá más tierra, y pronto. Kholodov estudia el permafrost en el interior de Alaska, una región que, según él, es tan seca como el desierto de Mojave. Él dice que el hielo subterráneo permanente ayuda a mantener húmedos los suelos de la región en el verano, fomentando el crecimiento de las plantas. Sin hielo, esos paisajes podrían comenzar a parecerse más al suroeste de Estados Unidos.
Parte del problema con la proyección del futuro del permafrost, dicen Geng y Kholodov, es que las regiones de permafrost bajo bosques remotos de tundra y boreales con pocas viviendas humanas y acceder a este desierto puede ser un desafío.
Pero los investigadores están haciendo su parte para resolver este rompecabezas. Según sus estudios de campo en Groenlandia, Geng está desarrollando una correlación entre los aumentos en la temperatura del aire y los aumentos correspondientes en la generación de metano en el paisaje de permafrost. Esta relación podría incorporarse a los modelos climáticos existentes, que, según ella, a menudo carecen de información sobre esta retroalimentación climática. Con la nueva información, quizás podríamos presupuestar mejor la cantidad de contaminación de carbono que el planeta aún puede soportar.
Eso es importante porque, cuando Vimont y los investigadores de NOAA comiencen a notar la huella química del carbón viejo en sus estaciones de monitoreo de la atmósfera, será demasiado tarde. Si bien podemos detener nuestras emisiones de metano al dejar de quemar combustibles fósiles, no podemos detener un poderoso ciclo natural una vez que lo desatemos. "Si tiene fuentes naturales (liberando metano), no hay forma de ponerle una tapa", dice Vimont. "No hay forma de detenerlo si comienza a salir".