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Las formaciones de cuevas desvelan la historia oculta de climas pasados

Los espeleotemas —depósitos presentes en las cuevas, como las estalagmitas— constituyen un archivo incomparable que los científicos pueden datar con precisión y sirven de base para efectuar reconstrucciones climáticas continuas de alta resolución a lo largo de milenios. Estos registros son cruciales para entender —con escalas temporales desde estacionales hasta milenarias— cómo varía el clima y cómo responden nuestros entornos.

Cambio climático y medio ambiente

Las estalagmitas, que pueden tener decenas de miles de años de antigüedad, crecen desde el suelo de la cueva hacia arriba, unas pocas décimas de milímetro al año, en los casos más rápidos. Puesto que se forman progresivamente a base de gotas de agua individuales, las estalagmitas y otros espeleotemas almacenan un registro de su composición química, lo que supone un archivo fabuloso de climas y entornos pasados. Dado que dichos climas y entornos no pueden medirse directamente, los científicos utilizan indicadores sustitutivos para valorar indirectamente los procesos principales. La mayoría de los indicadores sustitutivos son cualitativos: por ejemplo, pueden proporcionar información sobre la humedad en el sentido de si algo está más seco o más húmedo, pero no pueden determinar cuánto más seco o cuánto más húmedo. No obstante, disponer de información cuantitativa es crucial para que los modelizadores climáticos y los responsables políticos puedan aprovechar plenamente los datos basados en los espeleotemas. El proyecto QUEST, financiado con fondos europeos, abordó este reto, para lo cual desarrolló nuevos métodos que permitirán a los científicos cuantificar los cambios medioambientales registrados en las estalagmitas.

Un método interdisciplinario

El equipo contó con miembros de diferentes ámbitos científicos, que incluían la química ambiental, el magnetismo mineral ambiental y el análisis de datos numéricos. «Nuestra combinación de especializaciones interdisciplinarias, instrumentación de última generación y técnicas novedosas nos sitúa en la posición ideal para desarrollar registros climáticos cuantitativos a partir de espeleotemas», afirma Sebastian Breitenbach, coordinador del proyecto. El consorcio ideó nuevos métodos para extraer información cuantitativa de los espeleotemas y vincular los experimentos de campo y de laboratorio sobre la química del agua y los minerales con análisis físicos y numéricos innovadores de los espeleotemas. «La combinación de estas técnicas, basadas en propiedades físicas y químicas y en métodos estadísticos, nos permitió realizar reconstrucciones cuantitativas de dos parámetros clave: la hidrología y la temperatura», explica Breitenbach. Las nuevas tecnologías incluyen un muestreador automático que puede usarse entre seis y doce meses sobre el terreno, lo que permite tomar muestras de agua autónomas en lugares remotos. Breitenbach describe el muestreador, el cual pueden utilizar todos los científicos interesados en la observación del agua: «Con el muestreador, podemos aprender acerca de la dinámica del clima, la contaminación ambiental o los cambios hidrológicos (y las causas de estos)».

Nuevas herramientas

Los investigadores de QUEST desarrollaron un «software» innovador en forma de «conjuntos de herramientas» estadísticas, que permite llevar a cabo análisis de datos complejos. El equipo también ideó una gama de métodos novedosos para analizar series temporales no lineales. «Estas técnicas pueden utilizarse en campos muy diversos, como la climatología, la física, la economía, la teoría de juegos o la seguridad energética, por nombrar solo algunos», explica Breitenbach. Además, los científicos observaron el medio ambiente y llevaron a cabo experimentos de laboratorio para desarrollar indicadores sustitutivos cuantitativos y herramientas analíticas innovadoras. «Probamos estas herramientas en una de las cuevas de Waitomo en Nueva Zelanda, entorno sensible a la dinámica de El Niño-Oscilación del Sur, porque los cambios de El Niño/La Niña tienen un impacto tanto local como mundial, y comprender mejor su conducta pasada podría ayudar a anticipar los cambios en un futuro cercano vinculados al calentamiento global», señala Breitenbach. QUEST proporciona una imagen más clara de la geoquímica implicada en la precipitación de carbonatos durante la formación de estalagmitas y los vínculos entre la hidrología sobre la cueva y los compuestos organometálicos y la incorporación de metales en las estalagmitas. Esta última asociación se está transformando actualmente en una herramienta cuantitativa, el muestreador, que podría ser un gran avance para la paleoclimatología basada en espeleotemas.

Palabras clave

QUEST, medio ambiente, clima, espeleotema, cueva, estalagmita, indicador sustitutivo, paleoclimatología, geoquímica

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