Resumen (2 de abril, 2006): Como la mayoría de las formas vivientes, las plantas marinas microscópicas necesitan hierro y otros minerales para vivir y crecer. Sobre tierra firme, el suelo proporciona una fuente ubicua de minerales, pero ¿cómo llegan los nutrientes esenciales a las vastedades acuáticas del océano abierto?





Basado en un comunicado de WHOI

Una fuerte tormenta de polvo envió un masivo penacho de polvo desde el desierto del Sahara en dirección al noroeste sobre el océano Atlántico, el 2 de marzo de 2003. En esta escena en color real, obtenida por el Espectroradiómetro de Imagen de Resolución Moderada (MODIS) a bordo del satélite Terra de la NASA, puede observarse al espeso penacho de polvo (marrón claro) dirigiéndose primero hacia el oeste y luego desviado hacia el norte por fuertes vientos del sur. Crédito: Jacques Descloitres, MODIS Rapid Response Team, NASA/GSFC

Como la mayoría de las formas vivientes, las plantas marinas microscópicas necesitan hierro y otros minerales para vivir y crecer. Sobre tierra firme, el suelo proporciona una fuente ubicua de minerales, pero ¿cómo llegan los nutrientes esenciales a las vastedades acuáticas del océano abierto?

Esta cuestión ha dejado perplejos a los oceanógrafos por largo tiempo. Según una teoría, enormes corrientes arremolinadas, conocidas como torbellinos, bombean nutrientes desde las profundidades hacia la superficie iluminada por el sol, dando al fitoplancton los ingredientes que necesita para florecer. Pero es posible que una mayor fuente de hierro sean las tormentas de polvo, que arrastran hacia el mar enormes cantidades de partículas de suelo ricas en minerales (el denominado polvo eólico), particularmente desde las regiones desérticas de África y Asia.

Hasta ahora, los científicos que investigaban esta última teoría se habían visto bloqueados por su incapacidad de medir cuándo, dónde y cuánto polvo cae hacia los océanos, dijo Ed Sholkovitz, un geoquímico marino del Instituto Oceanográfico Woods Hole (WHOI = Woods Hole Oceanographic Institution). Habían tenido que basarse en muestras de polvo recogidas en islas.

Para remediar esta situación, Sholkovitz formó un equipo junto a tres ingenieros del WHOI (Geoff Allsup, David Hosom y Mike Purcell), y los cuatro se llamaron a sí mismos los Cazadores de Polvo (Dust Busters). Diseñaron un aparato, montado sobre una boya amarrada, que recoge partículas arrastradas por el viento en el océano abierto. A diferencia de las islas, que no son portátiles, las boyas pueden ser ubicadas en lugares científicamente estratégicos.

El corazón de su aparato es un carrusel motorizado que hace rotar 24 filtros recolectores de polvo debajo de una pequeña abertura de entrada. A medida que el aire pasa por la abertura, los filtros recogen muestras de partículas arrastradas por el viento, que son analizadas químicamente de regreso en el WHOI.

El recogedor de muestras de partículas debía ser fuerte e impermeable, a los efectos de sobrevivir meses en el mar. Un programa de computadora hace funcionar automáticamente al aparato, coordinándolo con instrumentos meteorológicos en la boya para detener la toma de muestras cuando las olas altas o los vientos puedan obstruir los filtros con espuma del mar.

Los Cazadores de Polvo colaboraron con Peter Sedwick, un geoquímico marino de la Estación Biológica de Investigación de Bermudas, para probar su recogedor de muestras desde mayo hasta septiembre de 2004, en una boya anclada frente a las costas de Bermuda. Los científicos dijeron que el instrumento capturó exitosamente el polvo a lo largo del verano, incluyendo pulsos de partículas amarillento-amarronadas provenientes de dos grandes tormentas africanas de polvo en junio y en agosto. Comunicaron sus hallazgos en un artículo que está en prensa en la revista Deep-Sea Research (Investigación del Mar Profundo).

Las tormentas de polvo barren partículas ricas en hierro (aerosoles minerales) desde los continentes hacia la atmósfera. Caen en forma de lluvia hacia los océanos, donde el hierro se disuelve en una forma que es utilizada, junto a otros nutrientes tales como los nitratos (N) y los fosfatos (P), por el fitoplancton y las bacterias para vivir y crecer. Pequeños animales marinos (el zooplancton) comen al fitoplancton y a las bacterias. Cuando excretan partículas fecales o cuando mueren, la materia orgánica es transferida a las profundidades. Crédito: Jack Cook, Woods Hole Oceanographic Institution

El éxito inicial del instrumento persuadió a la Fundación Nacional de Ciencias para financiar el re-despliegue de un recogedor de muestras mejorado en 2007 y 2008. Con una beca del Programa Acceso al Mar del WHOI, Sheri White y Norman Farr, ingenieros del Departamento de Ingeniería y Física Aplicada del Océano del WHOI, fueron enlistados para desarrollar un sensor que pueda medir y monitorear los cambios de colores en el polvo capturado (lo que indicaría su fuente) en tiempo real. Nuevas comunicaciones bi-direccionales permitirán a los científicos modificar los procedimientos de toma de muestras en respuesta a sucesos naturales.

Mientras el recogedor de partículas monitorea el lado de suministros de la cuestión, los colaboradores de Sholkovitz, Sedwick y Thomas Church de la Universidad de Delaware, se focalizarán en el lado de la demanda: ¿cómo es transformado químicamente el hierro del polvo continental y liberado en el agua de mar para catalizar las eclosiones de fitoplancton en la base de la cadena alimenticia marina?

La investigación ayudará a develar un proceso fundamental que alimenta a la vida en el océano.