Lo prometido es deuda. Tras el espectacular post «42 días en la Antártida, ¿De bata o de bota?« con el que nos deleitó hace unos días Pablo Rodríguez Ros, hoy traigo a Scientia la segunda parte de la experiencia de este joven investigador en el BIO Hespérides. Como recordarán, en la entrada publicada la semana pasada Pablo se centró en sus experiencias personales en la Antártida. Hoy, en otra apasionante entrada, este licenciado en Ciencias Ambientales por la Universidad de Murcia narra la parte más científica de esta gran aventura. Prepárense. La envidia No sana continua.

«Blooms: Caza y captura»

Hola de nuevo a todos,

Como os comentó José Manuel López Nicolás en la, más que acertada, introducción que me hizo la semana pasada, os he traído una segunda parte de mi experiencia. En este caso, os intentaré relatar un poco más a fondo qué hemos hecho en la Antártida y qué metodologías de trabajo se siguen en este tipo de campañas oceanográficas. Todo ello enmarcado en cómo es un día de trabajo a bordo del BIO Hespérides, dónde científicos, personal técnico de la Unidad de Tecnología Marina (UTM) y la dotación de la Armada Española hacen posible llevar a cabo proyectos de oceanografía de altura.

Imagen 1. Todo el equipo científico de PEGASO zarpando del puerto de Ushuaia, 02/01/2015 (Fuente: http://www.icm.csic.es/icmdivulga/ca/campana-pegaso-01.htm).

Recopilando lo que ya os conté, el proyecto en el que he tenido suerte de poder participar se denomina PEGASO (“PLANKTON-DERIVED EMISSIONS OF TRACE GASES AND AEROSOLS IN THE SOUTHERN OCEAN”), y ha sido liderado desde el ICM-CSIC. Gracias al cual, nos hemos embarcado durante 42 días, investigando cómo el océano participa en los procesos atmosféricos y, por lo tanto, interacciona con el sistema climático global. Por tanto, nuestro principal objetivo ha sido investigar la producción planctónica de sustancias formadoras de aerosoles, principalmente gases traza, microgeles y partículas biológicas. Dichos aerosoles, posteriormente, participarán en el proceso de formación de nubes; las cuales actúan como »refrigerantes» del planeta Tierra reduciendo la cantidad de radiación que llega a la superficie terrestre.

Estructura química del Isopreno (Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Isopreno).

Para que conozcáis un poco mejor la “vida” de estos elementos tan pequeños, y a su vez importantes, os lo voy a ejemplificar con uno de los compuestos que voy a investigar en mi doctorado: el isopreno.

La primera vez que escuche hablar de mi »nuevo-mejor-amigo-durante-4-años” hice lo primero que todo estudiante de ciencias suele hacer (aunque muchos no lo reconozcan): ir a la Wikipedia. Y, para mi sorpresa, leí que el isopreno es un compuesto que “a temperatura ambiente es un líquido incoloro muy volátil, debido a su bajo punto de ebullición y altamente inflamable y de fácil ignición”. ¿Cómo algo bajo esa descripción, más de una película de “Terminator” que de meteorología, podía interferir en el clima? Pues sí, si que puede.

Resulta que el isopreno (C₅H₈) es un hidrocarburo reactivo biogénico que se encuentra en el planeta Tierra. ¿Y qué significa esto? Pues, a grandes rasgos, que está formado por H y C, que reacciona con otros compuestos químicos y que ha sido producido por la actividad de los seres vivos. Lo sorprendente de este compuesto es que participa en multitud de procesos esenciales para los ecosistemas y el clima. De esta manera, cuando se encuentra en la troposfera afecta al potencial de la misma para oxidar otros compuestos químicos, a la formación de aerosoles orgánicos y al clima.

El isopreno se genera tanto en tierra como en los océanos, siendo un subproducto de la actividad fotosintética de los organismos, que pasa a la atmósfera en forma gaseosa. Así, en promedio de 10⁷ a 10⁹ moléculas de isopreno se marchan cada segundo y por cada centímetro cuadrado de la superficie terrestre a la atmósfera. En los océanos, los organismos marinos emiten un total de 0,2 a 1,2 Tg C/año (1 Tg: Teragramo = 1.000.000.000.000 gramos). Concretamente, el fitoplancton y las fanerógamas marinas son los únicos organismos conocidos como emisores de este compuesto, el cual se encuentra supersaturado en la superficie oceánica.

Al ser un compuesto biogénico altamente reactivo, intenta ”reaccionar” con todo lo que pueda durante su vida media de 1 a 2 horas. De esta manera, participa en la formación de aerosoles secundarios, que actúan como núcleos de condensación y facilitan la formación de nubes, antes de destruirse por completo.

Imagen 3. BIO Hespérides a la caza de blooms.

¿Y cómo hacíamos para buscar las zonas más adecuadas para investigar estos compuestos? Pues de una manera bastante evidente pero no tan simple: persiguiendo blooms. Al igual que sucede con el isopreno, muchos de los compuestos que estudiamos, los cuales juegan un papel muy importante en la formación de aerosoles, están ligados a la actividad del plancton; y, por consiguiente, con la clorofila. Gracias a satélites de la NASA, podemos conocer cuál es la concentración de clorofila en el océano y poder ir en busca de estos blooms. Pero esto no resulta tan sencillo, por lo que también utilizamos fluorímetros implementados en el BIO Hespérides. Lo que se traduce en un trabajo conjunto y coordinado entre científicos, personal de la Armada (responsables del Buque y de las maniobras para buscar los blooms) y el personal de la Unidad de Tecnología Marina (encargado de todos los sensores del barco).

Imagen 4. Imagen de la NASA de la concentración de clorofila en el océano: en rojo más y en azul menos concentración (Fuente: http://www.icm.csic.es/icmdivulga/ca/campana-pegaso-01.htm).

Imagen 5. Datos de fluorímetría proporcionados por sensores en el BIO Hespérides (UTM); rodeado en amarillo picos de zonas con una mayor producción primaria.

Una vez encontrados esos blooms, nos ponemos manos a la obra con nuestro trabajo. Lo primero que se hace es echar al agua unas boyas especiales denominadas »lagrangianas». Estas boyas van derivando con la corriente y mediante su seguimiento nos aseguramos de estar siempre en la misma masa de agua. El equipo científico está formado por dos grandes grupos: los científicos marinos y los atmosféricos. Cada uno se encarga de realizar mediciones y experimentos midiendo nuestros compuestos de interés. Así, gracias al trabajo de la parte marina, a nivel biológico podemos hacernos una idea certera de qué está sucediendo dentro del agua y cómo se están formando nuestros compuestos de estudio. Y en cuanto se dispersan hacia la atmósfera, el equipo de atmosféricos se encarga de »cazarlos» en el acto.

Imagen 6. Preparación de una de las boyas lagrangianas, para lanzarlas una vez encontrado el bloom.

Con el fin de cumplir estos objetivos del Proyecto PEGASO, hemos desarrollado varias metodologías de trabajo; las cuales podrían resumirse en: ciclos día-noche de 36 horas, experimentos, muestreos de la Roseta CTD, muestros de microcapa superficial y muestreos del continuo del Buque.

En cuanto a los ciclos día-noche, consisten en 36 horas de trabajo ininterrumpido durante las cuales se miden parámetros tanto oceanográficos como atmosféricos, sirviéndose de numerosos instrumentos. Imaginaos lo que son 36 horas casi sin parar de trabajar, descansando intervalos de pocas horas, sobre un suelo que se mueve y a una temperatura rondando los 0ºC… ¡Muestreando agua que a veces llega a -1ºC!

Los experimentos, por otro lado, se realizan en la cubierta del barco con el objetivo de ver cómo afectan determinados parámetros a nuestros compuestos de interés. Así, por ejemplo, hemos estudiado cómo la radiación ultravioleta afecta a la producción de nuestros compuestos de estudio. Estos experimentos se realizaban dentro de unos tanques especiales de incubación, los cuales se ponían en la cubierta de popa del Buque bien atados para que no se moviesen.

Imagen 7. Zona de experimentos con los tanques de incubación en la cubierta de popa, un día de nevada.

Otra de las metodologías de trabajo llevadas a cabo, en la cual yo participé activamente, era el muestro de la denominada »microcapa superficial» del mar. Para ello, lo primero que hacíamos era salir con la zodiac desde el barco y alejarnos del Buque, posteriormente apagar el motor y quedarnos a la deriva; con el objetivo de no contaminar las muestras. Esta »microcapa» tiene un grosor de aproximadamente una quinta parte de un milímetro y en ella se acumulan sustancias orgánicas y microorganismos. Resulta muy difícil muestrearla y para ello debíamos realizar un método bastante ingenioso: desde la zodiac se introduce verticalmente un vidrio especialmente diseñado para esta tarea, entonces la »microcapa» se queda adherida a él, se deja gotear el agua un poco para evitar recolectar agua de más profundidad y, por último, con una paleta de plástico se »limpia» el cristal para así recolectar el agua, gota a gota, en una botella.

Para que os hagáis una idea, se tarda en recoger un litro de »microcapa» alrededor de una hora y media… y algunas veces recolectábamos alrededor de 1,25 litros. Teniendo en cuenta que esta tarea hay que realizarla desde la zodiac moviéndose, con el viking puesto y el viento helado (a veces con nieve) dándote en la cara; podéis imaginar que no es algo cómodo. Ahora bien, era en esos momentos cuando podíamos observar de cerca fauna (pingüinos, focas…) e Icebergs… por lo que realmente merecía la pena.

Imagen 8. Muestro de la microcapa superficial océanica, en un día tranquilo (izquierda) y otro con viento y nieve (derecha).

Imagen 9. Cueva formada en uno de los Icebergs avistados.

Imagen 10. Avistamiento de un Iceberg desde la embarcación.

Desde la Roseta-CTD hemos muestreado profundidades de alrededor 200 metros de profundidad para ver cómo se distribuyen los compuestos de interés a lo largo de la columna de agua. Por último, el BIO Hespérides tiene implementado un sistema de bombeo de agua de mar que va directamente al laboratorio y permite realizar los muestreos en continuo del agua. De esta manera, igual que en nuestras casas abrimos el grifo y tenemos agua potable para beber, desde el laboratorio del Buque podíamos abrir un grifo y obteníamos agua marina del lugar donde nos encontrásemos.

Imagen 11. Científicos muestrando de la Roseta-CTD mientras nieva.

Tras 42 días de campaña, noches sin dormir, manos heladas de frío y eternas búsquedas de blooms, en total encontramos cuatro: dos de ellos en el Mar de Weddel, uno en Islas Orcadas y otro en las Islas South Georgia. En la siguiente imagen podéis ver aproximadamente cual fue nuestra singladura.

Imagen 12. Singladura aproximada de la Campaña PEGASO (Fuente: http://www.icm.csic.es/icmdivulga/ca/campana-pegaso-01.htm).

Con esta última imagen de la dotación de la Armada, junto al personal científico y UTM, doy por finalizada mi particular singladura por Scientia, de la mano del gran Dr. José Manuel López Nicolás al que le agradezco una vez más su invitación: ¡Gracias y encantado José!. Espero que hayáis disfrutado, o al menos os hayáis entretenido, leyendo nuestra experiencia. Ojalá que a alguna persona joven, o no tan joven, que se haya inspirado con estos dos posts le sirva para perseguir sus sueños y darse cuenta de que, aunque nuestro país no se encuentre en las mejores condiciones para hacer ciencia siempre hay oportunidades que, como a los blooms, hay que ir a buscar.

Al fin y al cabo, cuando aprendes algo de historia de la ciencia te das cuenta de que los científicos nunca lo han tenido fácil. No es nada nuevo, nunca ha sido cómodo hacer avanzar el conocimiento. En la Edad Media había que luchar con la inquisición para que no te tachasen de hereje y te quemasen en la hoguera, como a Giordano Bruno; en nuestro tiempo, a la hora de iniciar nuestra carrera investigadora, tenemos que luchar contra otros inquisidores tengan nombre de »crisis», de ministro o de lo que sea.

Imagen 13. Fotografía fin de campaña: científicos, personal UTM y dotación de la Armada.

Pablo Rodríguez Ros

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Gracias Pablo por estas dos maravillosas colaboraciones en Scientia. Este blog siempre estará en deuda contigo. Un abrazo

Jose

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