Los científicos prevén un «Internet de los océanos», con sensores y vehículos autónomos capaces de explorar las profundidades marinas y vigilar sus constantes vitales
- Written by Peter de Menocal, Director, Woods Hole Oceanographic Institution
Muy por debajo de la superficie del océano, la luz se desvanece en una zona crepuscular donde migran ballenas y peces y llueven algas muertas y zooplancton. Este es el corazón de la bomba de carbono del océano[1], parte de los procesos oceánicos naturales que capturan alrededor de un tercio de todo el dióxido de carbono producido por el hombre y lo hunden en las profundidades marinas, donde permanece durante cientos de años[2].
Puede haber formas de mejorar estos procesos para que el océano extraiga más carbono de la atmósfera y ayude a frenar el cambio climático. Sin embargo, se sabe poco sobre las consecuencias.
Peter de Menocal, paleoclimatólogo marino[3] y director de la Woods Hole Oceanographic Institution, habló de la eliminación del dióxido de carbono del océano en un reciente evento TEDxBoston:[4] Planetary Stewardship[5]. En esta entrevista, profundiza en los riesgos y beneficios de la intervención humana y describe un ambicioso plan para construir una vasta red de vigilancia de sensores autónomos en el océano para ayudar a la humanidad a comprender el impacto.
En primer lugar, ¿qué es la eliminación del dióxido de carbono oceánico y cómo funciona en la naturaleza?
El océano es como una gran bebida carbonatada. Aunque no burbujea, tiene unas 50 veces más carbono[6] que la atmósfera. Así que, para extraer carbono de la atmósfera y almacenarlo en algún lugar donde no siga calentando el planeta, el océano es el lugar más grande al que puede ir[7].
La eliminación oceánica de dióxido de carbono, o CDR oceánica, utiliza la capacidad natural del océano para absorber carbono a gran escala y la amplifica. El carbono llega al océano desde la atmósfera de dos maneras.
En la primera, el aire se disuelve en la superficie del océano[8]. Los vientos y las olas lo mezclan en la media milla superior y, como el agua de mar es ligeramente alcalina, el dióxido de carbono es absorbido por el océano.
La segunda es la bomba biológica. El océano es un medio vivo: tiene algas, peces y ballenas, y cuando esa materia orgánica se come o muere, se recicla. Llueve a través del océano y llega a la zona de penumbra oceánica, un nivel de entre 650 y 3.300 pies (entre 200 y 1.000 metros) de profundidad.
La zona crepuscular oceánica sustenta la actividad biológica de los océanos. Es el «suelo» del océano, donde el carbono orgánico y los nutrientes se acumulan y son reciclados por los microbios. También alberga la mayor migración animal del planeta. Cada día, billones de peces y otros organismos migran de las profundidades a la superficie para alimentarse de plancton y entre sí, y vuelven a bajar, actuando como una gran bomba de carbono que captura el carbono de la superficie y lo desvía hacia las profundidades oceánicas, donde se almacena lejos de la atmósfera.
¿Por qué el CDR oceánico atrae tanta atención en estos momentos?
La frase más impactante que he leído en mi carrera fue en el Sexto Informe de Evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático[9], publicado en 2021. Decía que hemos retrasado tanto la acción sobre el cambio climático que ahora es necesario eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera por todas las vías para mantener el calentamiento global por debajo de 1,5 grados centígrados[10] (2,7 F). Más allá de eso, los impactos del cambio climático se vuelven cada vez más peligrosos e impredecibles.
Por su volumen y su potencial de almacenamiento de carbono, el océano es realmente la única flecha de nuestra aljaba capaz de absorber y almacenar carbono a la escala y con la urgencia necesarias.
Peter de Menocal en TEDxBoston: Planetary Stewardship.Un informe de las academias nacionales[11] de 2022 esbozaba una estrategia de investigación para la eliminación del dióxido de carbono oceánico. Los tres métodos más prometedores exploran formas de mejorar la capacidad natural del océano para absorber más carbono.
El primero es el aumento de la alcalinidad oceánica[12]. Los océanos son salados y alcalinos por naturaleza, con un pH de aproximadamente 8,1[13]. Aumentar la alcalinidad disolviendo ciertas rocas y minerales en polvo convierte al océano en una esponja química para el CO2 atmosférico.
Un segundo método añade micronutrientes a la superficie del océano, en particular hierro soluble. Cantidades muy pequeñas de hierro soluble pueden estimular una mayor productividad[16], o el crecimiento de algas, lo que impulsa una bomba biológica más vigorosa. Se han realizado más de una docena de estos experimentos, así que sabemos que funciona. El tercero es quizá el más fácil de entender: cultivar algas en el océano[17], que capturan carbono en la superficie mediante fotosíntesis, para luego enfardarlo y hundirlo en las profundidades oceánicas.
Pero todos estos métodos presentan inconvenientes para su uso a gran escala, como el coste y las consecuencias imprevistas[18].
No abogo por ninguno de ellos, ni por la RCD oceánica en general. Pero sí creo que es esencial acelerar la investigación para comprender los impactos de estos métodos. El océano es esencial para todo aquello de lo que depende el ser humano: alimentos, agua, cobijo, cultivos, estabilidad climática. Es el pulmón del planeta[20]. Así que necesitamos saber si estas tecnologías basadas en el océano para reducir el dióxido de carbono y el riesgo climático son viables, seguras y escalables.
Usted ha hablado de construir una «Internet de los océanos» para vigilar sus cambios. ¿En qué consistiría?
El océano está cambiando rápidamente, y es el mayor engranaje del motor climático de la Tierra, pero casi no tenemos observaciones del océano subsuperficial para entender cómo estos cambios están afectando a las cosas que nos importan. Básicamente estamos volando a ciegas en un momento en que más necesitamos observaciones[21]. Además, si probáramos ahora cualquiera de estas tecnologías de eliminación de carbono a cualquier escala, no podríamos medir ni verificar su eficacia ni evaluar su impacto en la salud de los océanos y los ecosistemas.
Por eso, en la Institución Oceanográfica Woods Hole dirigimos una iniciativa para construir la primera Internet del mundo para el océano[22], llamada Red de Señales Vitales del Océano[23]. Se trata de una gran red de amarres y sensores que ofrece una visión en 4D de los océanos -la cuarta dimensión es el tiempo-, siempre encendida y siempre conectada para vigilar los procesos del ciclo del carbono y la salud de los océanos.
En la actualidad, en el programa mundial Argo hay aproximadamente un sensor oceánico[24] por cada porción de océano del tamaño de Texas. Suben y bajan como un pogo y miden sobre todo la temperatura y la salinidad.
Imaginamos un eje central en medio de una cuenca oceánica[25] donde una densa red de planeadores inteligentes y vehículos autónomos midan las propiedades del océano, incluido el carbono y otros signos vitales de la salud oceánica y planetaria. Estos vehículos pueden acoplarse, repotenciarse, cargar los datos que han recogido y salir a recoger más. Los vehículos compartirán información y tomarán decisiones inteligentes de muestreo mientras miden la química, la biología y el ADN medioambiental de un volumen del océano realmente representativo de su funcionamiento.
Con una red de vehículos autónomos de este tipo, capaces de volver y alimentarse en medio del océano con energía undimotriz, solar o eólica en el lugar de fondeo y enviar datos a un satélite, podría iniciarse una nueva era de observación y descubrimiento de los océanos.
¿Existe la tecnología necesaria para este nivel de vigilancia?
Ya estamos desarrollando gran parte de esta ingeniería y tecnología. Lo que aún no hemos hecho es unirlo todo.
Por ejemplo, tenemos un equipo que trabaja con láseres de luz azul[26] para comunicarse en el océano. Bajo el agua no se puede utilizar la radiación electromagnética de los móviles, porque el agua es conductora. En su lugar, hay que utilizar el sonido o la luz para comunicarse bajo el agua.
También tenemos un grupo de comunicaciones acústicas[27] que trabaja en tecnologías de enjambre[28] y comunicaciones entre vehículos cercanos. Otro grupo trabaja en cómo acoplar vehículos a amarres en medio del océano[29]. Otro se especializa en el diseño de amarres. Otro construye sensores químicos y físicos que miden las propiedades del océano y el ADN medioambiental.
Un recorrido por la vida marina en la zona crepuscular del océano.Un experimento realizado en el Atlántico Norte[30], denominado Ocean Twilight Zone Project, tomará imágenes del funcionamiento general del océano en una gran extensión a la escala a la que funcionan realmente los procesos oceánicos.
Dispondremos de transceptores acústicos capaces de crear una imagen en 4D a lo largo del tiempo de estas regiones oscuras y ocultas, junto con planeadores, nuevos sensores a los que llamamos «minions» que observarán el océano flujo de carbono, nutrientes y cambios de oxígeno[31]. Los «minions[32]» son básicamente sensores del tamaño de una botella de refresco que descienden a una profundidad fija, digamos 1.000 metros (0,6 millas), y utilizan esencialmente una cámara de iPhone apuntando hacia arriba para tomar imágenes de todo el material que flota hacia abajo a través de la columna de agua. Esto nos permite cuantificar la cantidad de carbono orgánico que llega a estas aguas profundas, frías y antiguas, donde puede permanecer durante siglos.
Por primera vez podremos ver la productividad del océano[33], cómo llega el carbono al océano y si podemos cuantificar los flujos de carbono.
Es un cambio radical. Los resultados pueden ayudar a establecer la eficacia y las reglas básicas para utilizar la RCD. Ahí fuera estamos en el Salvaje Oeste: nadie vigila los océanos ni les presta atención. Esta red hace posible la observación para tomar decisiones que afectarán a las generaciones futuras.
¿Cree que el CDR oceánico es la respuesta correcta?
La humanidad no dispone de mucho tiempo para reducir las emisiones de carbono y disminuir las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera.
La razón por la que los científicos trabajan con tanta diligencia en este tema no es porque seamos grandes admiradores de la RCD, sino porque sabemos que los océanos pueden ayudarnos. Con una Internet oceánica de sensores, podemos entender realmente cómo funciona el océano, incluidos los riesgos y beneficios de la CDR oceánica.
References
- ^ corazón de la bomba de carbono del océano (www.youtube.com)
- ^ cientos de años (www.ncbi.nlm.nih.gov)
- ^ paleoclimatólogo marino (scholar.google.com)
- ^ TEDxBoston: (tedxboston.com)
- ^ Planetary Stewardship (www.youtube.com)
- ^ unas 50 veces más carbono (science.nasa.gov)
- ^ lugar más grande al que puede ir (essd.copernicus.org)
- ^ se disuelve en la superficie del océano (www.whoi.edu)
- ^ Sexto Informe de Evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (www.ipcc.ch)
- ^ por debajo de 1,5 grados centígrados (climate.nasa.gov)
- ^ informe de las academias nacionales (nap.nationalacademies.org)
- ^ el aumento de la alcalinidad oceánica (www.whoi.edu)
- ^ pH de aproximadamente 8,1 (www.whoi.edu)
- ^ Wise Hok Wai Lum/Wikimedia (commons.wikimedia.org)
- ^ CC BY-SA (creativecommons.org)
- ^ hierro soluble pueden estimular una mayor productividad (www.nature.com)
- ^ cultivar algas en el océano (nap.nationalacademies.org)
- ^ consecuencias imprevistas (www.smithsonianmag.com)
- ^ David Fleetham/VW PICS/Universal Images Group via Getty Images (www.gettyimages.com)
- ^ pulmón del planeta (sos.noaa.gov)
- ^ momento en que más necesitamos observaciones (www.nature.com)
- ^ primera Internet del mundo para el océano (www.whoi.edu)
- ^ Red de Señales Vitales del Océano (www.whoi.edu)
- ^ sensor oceánico (argo.ucsd.edu)
- ^ un eje central en medio de una cuenca oceánica (www.whoi.edu)
- ^ láseres de luz azul (www.ncbi.nlm.nih.gov)
- ^ comunicaciones acústicas (acomms.whoi.edu)
- ^ tecnologías de enjambre (techtransfer.whoi.edu)
- ^ amarres en medio del océano (www.whoi.edu)
- ^ Un experimento realizado en el Atlántico Norte (twilightzone.whoi.edu)
- ^ flujo de carbono, nutrientes y cambios de oxígeno (twilightzone.whoi.edu)
- ^ minions (www.youtube.com)
- ^ la productividad del océano (twilightzone.whoi.edu)
Authors: Peter de Menocal, Director, Woods Hole Oceanographic Institution
