Un equipo de científicos de la Universidad del Estado de Oregón (OSU, por sus siglas en inglés), en Corvallis, Oregón, Estados Unidos, ha identificado con éxito hielo de 120.000 años de la Antártida utilizando datación radiométrica con criptón, una nueva técnica que les permita localizar y fechar hielo de más de un millón de años de antigüedad, según un nuevo trabajo publicado en ‘Proceedings of the National Academy of Sciences’.
Esta capacidad de descubrir hielo antiguo es crítica, dicen los investigadores de este trabajo, financiado en parte por la Fundación Nacional de Ciencia y el Departamento de Energía de Estados Unidos, ya que les permitirá reconstruir el clima mucho más atrás en la historia de la Tierra y, potencialmente, entender los mecanismos que han desencadenado el cambio del planeta durante y fuera de las edades de hielo.
«El hielo más antiguo hallado en los núcleos perforados es de alrededor de 800.000 años de antigüedad y con esta nueva técnica creemos que podemos mirar en otras regiones y datar con éxito hielo polar que se remonta hasta hace 1,5 millones de años», subraya Christo Buizert, investigador postdoctoral en la Universidad de Oregón. A su juicio, es algo «muy emocionante» porque un montón de cosas interesantes del clima de la Tierra sucedieron antes de hace 800.000 y en la actualidad no se pueden estudiar con el registro de núcleos de hielo.
La datación por criptón es una técnica muy similar a la datación por carbono- 14 que mide la desintegración de un isótopo radiactivo, con tasas de descomposición constantes y conocidas, comparándola con un isótopo estable. Sin embargo, a diferencia del carbono-14, el criptón es un gas noble que no interactúa químicamente y es mucho más estable con una vida media de alrededor de 230.000 años, mientras que la datación por carbono no funciona bien en el hielo porque el carbono-14 se produce en el propio hielo por los rayos cósmicos, remontándose sólo a unos 50.000 años.
El criptón es producido por los rayos cósmicos que bombardean la Tierra y luego se almacena en las burbujas de aire atrapadas en el hielo antártico. Tiene un isótopo radiactivo (criptón- 81) que se deteriora muy lentamente y un isótopo estable (criptón- 83) que no se descompone, de forma que la comparación de la proporción de los isótopos estable y radiactivo proporciona la edad del hielo.
NUEVO CONTADOR DE ÁTOMOS
Aunque los científicos han estado interesados ??en la datación radiométrica con criptón desde hace más de cuatro décadas, los átomos de criptón-81 son tan limitados y difíciles de contar que no fue hasta 2011 cuando se produjo un gran avance en la tecnología de detectores que la datación con criptón-81 fue viable para este tipo de investigación. El nuevo contador de átomos, llamado ‘Atom Trap Trace Analysis’ o ATTA , fue desarrollado por un equipo de físicos nucleares dirigidos por Zheng-Tian Lu en el Laboratorio Nacional Argonne cerca de Chicago, Estados Unidos.
En su experimento en el glaciar Taylor, en la Antártida, los investigadores pusieron varios trozos de 300 kilogramos de hielo en un recipiente y los fundieron para liberar el aire de las burbujas, que luego almacenaron en frascos. El criptón se aisló del aire en la Universidad de Berna, en Suiza, y se envió a Argonne para contabilizar el criptón-81.
«La trampa para el átomo es tan sensible que puede captar y contar los átomos individuales», destaca Buizert, quien trabaja en la Facultad de Ciencias de la Tierra, el Océano y la Atmósfera de la OSU. «El único problema es que no hay una gran cantidad de criptón en el aire y, por lo tanto, no hay mucho en el hielo tampoco. Es por eso que necesitamos este tipo de muestras grandes para fundir».
El grupo en Argonne está mejorando continuamente el detector ATTA, según los investigadores, quienes tienen como objetivo realizar un análisis sobre una muestra de hielo pequeños, de unos 20 kilogramos, en un futuro próximo. Estos científicos determinaron a partir de la relación isotópica que las muestras del glaciar Taylor tenían 120.000 años y validaron las estimaciones comparando los resultados de las mediciones de muestras de hielo bien fechadas de metano atmosférico y oxígeno a partir de ese mismo periodo, por lo que ahora el reto es encontrar algo de hielo más antiguo de la Antártida.
«La mayoría de la gente asume que consiste simplemente en perforar más profundo en los núcleos de hielo, pero no es así de simple», señala Edward Brook, geólogo de la Universidad Estatal de Oregón y coautor del estudio. «Probablemente, existe hielo muy viejo en pequeñas manchas aisladas en la base de la capa de hielo que aún no han sido identificado, pero en muchos lugares es probable que se haya fundido y fluido hacia el océano», argumenta Brook.
Buizert apostilla que reconstruir el clima de la Tierra de hace 1,5 millones de años es importante porque se produjo un cambio en la frecuencia de las edades de hielo en lo que se conoce como la transición del Pleistoceno Medio. Se cree que la Tierra ha cambiado durante y fuera de las edades de hielo cada 100.000 años aproximadamente a lo largo de los últimos 800.000 años, pero hay evidencia de que se produjo un cambio de este tipo cada 40.000 años antes de ese tiempo.
«¿Por qué hubo una transición de un ciclo de 40.000 años a un ciclo de 100.000 años? -plantea Buizert–. Algunas personas creen que un cambio en el nivel de dióxido de carbono en la atmósfera puede haber jugado un papel importante. Ésa es una razón por la que estamos tan ansiosos de encontrar hielo que nos lleve atrás en el tiempo para que podamos ampliar aún más datos sobre los niveles de dióxido de carbono del pasado y probar esta hipótesis».
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