Un grupo de investigadores financiado con fondos europeos está desarrollando una nueva generación de sensores oceánicos que pueden vigilar zonas que antes eran de difícil acceso y se espera que proporcionen información más clara sobre cómo están respondiendo los ecosistemas marinos al cambio climático.
Los océanos del mundo sustentan importantes ecosistemas marinos y proporcionan algo más que alimento y recreación. Ayudan a regular el clima de la Tierra, absorbiendo grandes cantidades de calor y dióxido de carbono y actuando como uno de los amortiguadores más importantes de la Tierra contra el cambio climático.
Pero a pesar de este importante papel, los científicos todavía luchan por rastrear exactamente dónde y cómo el océano absorbe y almacena CO2, y cómo está cambiando ese proceso.
Según datos de la UE, el océano absorbe cada año alrededor de un tercio de las emisiones antropogénicas de CO2. Sin embargo, las observaciones son escasas, lo que deja importantes puntos ciegos en nuestra comprensión.
Ampliación de la observación del océano.
Los científicos han dependido durante mucho tiempo de mediciones realizadas desde barcos comerciales y amarres fijos para estudiar la química oceánica, pero estos enfoques no brindan una cobertura completa.
«Realmente no hay tantas observaciones», explica el científico marino finlandés Janne Markus Rintala, del Sistema Integrado de Observación del Carbono (ICOS), una red de investigación europea que mide los gases de efecto invernadero en la atmósfera, la tierra y el océano.
Esos datos ayudan a los científicos a comprender de dónde proviene el carbono, dónde termina y con qué rapidez está cambiando el sistema.
«A veces parece que sabemos mucho más de lo que realmente sabemos, porque los modelos dan la impresión de que hemos estado observando por todas partes». En realidad, las observaciones directas sólo cubren alrededor del 3% del océano, explicó.
Rintala lidera un equipo internacional cuyo objetivo es ampliar las capacidades de observación del océano mediante el desarrollo de sensores para plataformas que puedan operar en las profundidades de la superficie, más allá de las rutas de transporte normales, lejos de los barcos y de la intervención humana.
Su objetivo es monitorear continuamente el carbono del océano durante meses e incluso años, incluso en áreas que hasta ahora han sido en gran medida inaccesibles.
El trabajo es parte de una iniciativa financiada por la UE llamada GEORGE, que finalizará en 2027.
Coordinado por ICOS, reunirá a los principales expertos de toda Europa. Entre ellas se incluyen tres importantes infraestructuras de investigación: ICOS, el Observatorio Europeo Multidisciplinario de los Fondos Marinos y la Columna de Agua (EMSO), y Euro-Argo, el brazo europeo de la Red Global de Observación de los Océanos Argo.
Medición de carbono profundo
En el centro de este esfuerzo está el desarrollo del primer sensor autónomo del mundo que puede medir con precisión la alcalinidad total en el océano, desde el fondo del océano hasta la superficie.
La alcalinidad total es una métrica química importante que los científicos utilizan para comprender el sistema de carbono del océano y estimar cuánto CO2 puede absorber y almacenar el agua de mar.
También es importante para rastrear la acidificación de los océanos. Esta acidificación, provocada por el aumento de los niveles de CO2, reduce el pH del agua de mar y amenaza los ecosistemas marinos, especialmente el plancton y los moluscos que forman conchas.
«La acidificación de los océanos es extremadamente perjudicial para muchas especies marinas», afirmó Rintala. «Eso puede causar efectos en cascada que se propagan a través de la red alimentaria».
Hasta la fecha, la alcalinidad total se ha medido habitualmente recogiendo muestras de agua de mar fijadas en barcos y analizándolas posteriormente en laboratorios terrestres. Este enfoque proporciona datos valiosos, pero sólo en puntos aislados en el tiempo y el espacio.
«Si estás interesado en el contenido de carbono de todo el océano, necesitas medirlo a mayor profundidad», dice Sokratis Loukaides, científico marino del Centro Oceanográfico Nacional (NOC) del Reino Unido.
Loucaides y sus colegas de NOC están liderando el desarrollo de un enfoque completamente diferente. Es un sensor compacto de laboratorio en un chip que realiza experimentos químicos en miniatura dentro del propio instrumento.
Dentro del dispositivo, una pequeña muestra de agua de mar se mezcla con un ácido de fuerza conocida y un tinte que cambia de color según su acidez. Luego, un sensor basado en luz lee esos cambios de color y calcula la alcalinidad del agua de mar circundante.
Al hacer esto directamente en las profundidades del océano, los sensores pueden crear una imagen más detallada de cómo se almacena y transporta el carbono a lo largo del tiempo, lo que podría revelar señales tempranas de advertencia de cambio.
Construido para sobrevivir en las profundidades del mar
Antes de ser implementado, el sensor tuvo que demostrar que podía soportar las condiciones más extremas de la Tierra: las aplastantes presiones de las profundidades del océano.
Esto se hizo en una instalación de alta presión en el Reino Unido y se probó a presiones equivalentes a profundidades de hasta 6 kilómetros.
Luego, el equipo lo probó en entornos del mundo real, desde estuarios poco profundos hasta lanchas de desembarco submarino y automóviles autónomos.
En la prueba más rigurosa hasta la fecha, el sensor fue sumergido a casi 5.000 metros bajo la superficie del Océano Atlántico Norte.
Allí, lo cargaron en un módulo de aterrizaje submarino y luego lo bajaron a su posición en el Observatorio de Persistencia del Plano Abisal Porcupine, una estación remota de monitoreo en mar abierto a unos cinco kilómetros por debajo de las olas.
La comunicación en tiempo real es imposible a esa profundidad. Los sensores funcionan con baterías y almacenarán datos internamente hasta que se recupere el módulo de aterrizaje.
«No sabremos exactamente cómo resultó este despliegue hasta que lo recuperemos todo en mayo de 2026», dijo Loukaides.
llegar al callejón sin salida del mar
De cara al futuro, los investigadores esperan utilizar vehículos submarinos autónomos para recopilar datos de sensores del fondo marino, ampliando su vida útil y reduciendo el coste y el riesgo de su despliegue.
El amplio esfuerzo también apunta a llegar a partes del océano rara vez visitadas por barcos de investigación, como áreas remotas y áreas propensas a tormentas como el Océano Austral. Esta es la tarea de otra iniciativa de investigación llamada TRICUSO, que se basa en investigaciones realizadas en GEORGE.
Para lograrlo, los científicos están desarrollando sensores que pueden montarse en vehículos autónomos, desde planeadores submarinos con forma de torpedo hasta embarcaciones impulsadas por energía eólica y solar e instrumentos a la deriva que se mueven sobre las corrientes oceánicas.
Algunos sensores miden múltiples parámetros relacionados con el carbono a la vez, mientras que otros recolectan y almacenan muestras de agua de mar durante viajes largos para su posterior análisis en laboratorio.
La miniaturización y la precisión son claves, afirmó Rintala. Los instrumentos más pequeños y livianos requieren menos energía y reactivos químicos, lo que los hace más fáciles de implementar en áreas grandes y durante largos períodos de tiempo.
A medida que se acelera el cambio climático, una red cada vez mayor de sensores autónomos podría transformar mediciones dispersas de pequeñas partes del océano en mapas más densos y detallados del ciclo del carbono.
Con el tiempo, esa información podría revelar dónde el océano está cambiando más rápidamente, dónde se acerca a su masa crítica y cómo está evolucionando su capacidad para absorber carbono.
«Nos enfrentamos a grandes cambios y a grandes incógnitas», afirmó Rintala. «Necesitamos muchas más mediciones de las que tenemos actualmente para comprender qué está sucediendo y a qué velocidad».
La investigación para este artículo fue financiada por el programa Horizon de la UE. Las opiniones de los entrevistados no reflejan necesariamente las opiniones de la Comisión Europea.
Este artículo fue publicado originalmente en Horizon, Revista de Investigación e Innovación de la UE.
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