Gotas de agua de mar contienen rastros de un mundo antiguo

May 30, 2023

La sal marina esconde un secreto: pequeñas gotas del agua de mar de la que procede, preservando la historia geológica.

Utilizando equipos especializados obtenidos de fondos de subvención de la Fundación Nacional de Ciencias, Mebrahtu Weldeghebriel, PhD '22, becario postdoctoral en la Universidad de Princeton, y el Profesor Distinguido de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Binghamton, Tim Lowenstein, pudieron reconstruir los cambios en la química del agua de mar durante los últimos 150 millones de años. También obtendrá información sobre los procesos geológicos relacionados y los cambios climáticos. Su artículo, “Los sistemas hidrotermales del fondo marino controlan los cambios a largo plazo en el agua de mar [Li+]: evidencia de inclusiones de fluidos”, se publicó recientemente en la revista Science Advances.

El océano “es como una sopa gigante de diferentes elementos”, explicó Lowenstein. "El sodio y el cloruro son los más comunes, pero hay docenas de otros disueltos en agua de mar en pequeñas cantidades, como el litio".

Observaron la sal marina (halita) formada en varios momentos durante los últimos 150 millones de años en cuencas sedimentarias geográficamente diversas en Estados Unidos, Europa, Asia y África. Dentro de las muestras de sal había pequeñas bolsas que contenían un poco de agua de mar antigua.

Para acceder a las pequeñas gotas, los investigadores utilizaron un láser para perforar agujeros en los cristales de sal y luego un espectrómetro de masas para analizar los diferentes oligoelementos presentes. En esta investigación, se centraron específicamente en la concentración de litio, un oligoelemento que experimentó una disminución de siete veces en los últimos 150 millones de años, paralelamente a un aumento en las proporciones de magnesio a calcio.

¿Pero por qué?

La causa de las variaciones a largo plazo en la composición del agua de mar ha sido debatida durante las últimas dos décadas. Los investigadores propusieron que la disminución de la concentración de litio en el agua de mar se asocia principalmente con una menor producción de corteza oceánica y una menor actividad hidrotermal del fondo marino, los cuales están influenciados por los movimientos de las placas tectónicas. La desaceleración de la actividad de las placas durante los últimos 150 millones de años provocó que se añadiera menos litio al océano y se redujeran las cantidades de dióxido de carbono liberadas a la atmósfera, lo que en última instancia condujo al enfriamiento global y a la actual edad de hielo. Retrocediendo el reloj 150 millones de años, la Tierra era un lugar más cálido con más dióxido de carbono en la atmósfera y más litio en el mar.

"Existe un estrecho vínculo entre la química oceánica y la química atmosférica", dijo Weldeghebriel. "Cualquier cambio que ocurra en el océano también refleja lo que sucede en la atmósfera".

En general, la investigación de Weldeghebriel y Lowenstein ha logrado un avance significativo en la comprensión de la química de los antiguos océanos de la Tierra y cómo el movimiento de las placas tectónicas ha influido en la composición de la hidrosfera y la atmósfera de nuestra Tierra. Estos cambios químicos también afectan la biología, como las criaturas marinas que construyen sus caparazones con carbonato de calcio.

"Los océanos y la atmósfera están conectados entre sí, y la forma en que cambian está relacionada", explicó Lowenstein. "Todo está conectado."