Los científicos descubren una forma de formar capas de sedimento en suspensión

Aunque los folletos de viajes puedan proclamar lo contrario, el océano está lejos de ser cristalino: trozos de partículas (sedimentos, nutrientes e incluso formas diminutas de vida) impregnan la columna de agua. Ese material ocasionalmente se agrega en capas, algunas de las cuales pueden permanecer en profundidades intermedias del agua y extenderse lateralmente por cientos de kilómetros.

Una vez que se creía que estas capas estaban formadas principalmente por tormentas del fondo del océano o corrientes de marea, estas capas también pueden formarse por erupciones submarinas de gas, según han demostrado ahora investigadores en el laboratorio. Aunque aún está por verse si estos hallazgos pueden trasladarse a la naturaleza, sugieren un mecanismo previamente desconocido detrás de un fenómeno marino comúnmente observado.

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Chaoqi Zhu, oceanógrafo geoambiental de la Universidad Oceánica de China en Qingdao, y sus colegas nunca se propusieron estudiar estas llamadas capas nefeloides. (Su nombre deriva de la antigua palabra griega nephos, que significa "nube"). En cambio, los investigadores estaban realizando experimentos de laboratorio en un tanque de agua de 400 litros para comprender cómo los terremotos y las salidas de gas podrían causar deslizamientos de tierra submarinos y otras formas de inestabilidad del fondo marino. . Sin embargo, cuando el equipo utilizó un compresor de aire para introducir gas en el fondo de su tanque, se sorprendieron de lo que vieron.

Al principio el agua se volvió turbia. Eso tenía sentido porque el equipo había colocado previamente capas de arena y arcilla en forma de cuña sobre la mitad del fondo del tanque, y ese material estaba siendo desalojado por la aireación. Pero poco después, cerca del suelo del tanque se formó una capa de material suspendido de aproximadamente 15 centímetros de espesor. Esa capa nefeloide inferior se deslizó por la pendiente de aproximadamente 16° de la cuña antes de desprenderse a aproximadamente la mitad de la profundidad del tanque y luego se movió horizontalmente hasta llegar al otro extremo del tanque, observó el equipo. En ese momento, se adelgazó ligeramente hasta un ancho de unos 10 centímetros. Los investigadores habían formado inadvertidamente una capa nefeloide intermedia.

Esa fue la primera vez que se creó una capa nefeloide intermedia en el laboratorio a partir de erupciones de gas, dijo Zhu, quien dirigió la nueva investigación con Yonggang Jia, un oceanógrafo también de la Universidad Oceánica de China. Fue un hallazgo inesperado dado que durante mucho tiempo se ha creído que la mezcla en los tramos superiores del océano, a diferencia de un proceso que se origina bajo el fondo marino, es responsable de la formación de capas nefeloides intermedias.

"Las capas de nefeloides pueden influir en la alimentación de la fauna, los patrones de distribución y el funcionamiento de los ecosistemas marinos".

"Es un nuevo mecanismo para la generación de la capa nefeloide intermedia", escribió Zhu en un correo electrónico. Los investigadores publicaron sus resultados en el Journal of Oceanology and Limnology.

Las capas nefeloides intermedias prevalecen en los océanos del mundo: se forman a profundidades que van desde unos 100 metros hasta miles de metros, y pueden persistir en la columna de agua durante horas o años, escribió Zhu.

Investigaciones anteriores han demostrado que estas estructuras transitorias desempeñan un papel clave en el transporte no sólo de sedimentos sino también de materia orgánica y nutrientes. Las capas nefeloides intermedias (y, de hecho, las capas nefeloides a cualquier profundidad) tienen el potencial de afectar los ecosistemas oceánicos, dijo Zhu. "Las capas de nefeloides pueden influir en la alimentación de la fauna, los patrones de distribución y el funcionamiento de los ecosistemas marinos".

Sobre la base de sus hallazgos de laboratorio, Zhu y sus colegas sugirieron que las erupciones submarinas de gas podrían ser responsables de algunas de las capas nefeloides intermedias que se encuentran en la naturaleza. Los investigadores propusieron que tales erupciones podrían deberse a hidratos de gas y volcanes de lodo.

Los hidratos de gas son depósitos de agua congelada impregnada de gases atrapados, más comúnmente metano. Se encuentran debajo del fondo marino y son estables a bajas temperaturas, pero son propensos a derretirse si las condiciones locales son más cálidas. Cuando eso sucede, se disocian en agua y gas, y este último se filtra hacia arriba a través del fondo del océano. Los investigadores han estimado que actualmente hay billones de metros cúbicos de metano atrapados en hidratos de gas en todo el mundo.

Los volcanes de lodo son otra fuente potencial de gas en las profundidades del océano. Se sabe que estos edificios arrojan gases como metano y dióxido de carbono y han sido capturados levantando sedimentos del fondo marino. Se cree que existen miles de volcanes de lodo submarinos en todo el mundo.

La idea de que las erupciones submarinas puedan ser responsables de algunas de las capas nefeloides del océano es intrigante, dijo Wilford Gardner, oceanógrafo de la Universidad Texas A&M en College Station que no participó en la investigación. Estas estructuras suelen estar relacionadas con perturbaciones mucho más altas en la columna de agua, dijo.

En 2009, Gardner y sus colegas demostraron que el paso cercano del huracán George levantó sedimentos del fondo marino en el Golfo de México. "La energía puede propagarse hasta el fondo", dijo Gardner. Sin embargo, se desconoce si las erupciones de gas que se originan debajo del fondo marino podrían tener un efecto similar, dijo.

Sin embargo, Gardner notó una inconsistencia entre la configuración experimental de los investigadores y las condiciones del mundo real: el fluido que Zhu y sus colegas usaron en su experimento (agua corriente) no estaba estratificado. Esto es incongruente con las condiciones del océano real, dadas las variaciones naturales en la temperatura y la salinidad del agua, dijo Gardner. "No puedes escapar de eso".

—Katherine Kornei (@KatherineKornei), escritora colaboradora