Cómo funcionan los núcleos de hielo y qué revelan

Cápsulas del tiempo congeladas bajo el hielo

En las profundidades de las capas de hielo de Groenlandia y la Antártida se encuentra un archivo extraordinario del pasado de la Tierra. Los científicos extraen largos cilindros de hielo, llamados núcleos de hielo, que contienen capa tras capa de nieve comprimida que se remonta a cientos de miles de años. Cada capa actúa como una cápsula del tiempo, conservando rastros de la atmósfera, la temperatura, las erupciones volcánicas e incluso eventos cósmicos desde el momento en que cayó la nieve por primera vez.

La ciencia de los núcleos de hielo, una piedra angular de la paleoclimatología, ha transformado nuestra comprensión de cómo ha cambiado el clima de la Tierra a lo largo del tiempo profundo, y cómo los cambios actuales se comparan con los ciclos naturales.

Cómo perforan los científicos en el pasado

Las capas de hielo se forman a medida que la nieve estacional se acumula año tras año. El peso de la nieve más nueva comprime las capas más antiguas debajo, convirtiéndolas gradualmente en hielo denso. Debido a que la nevada de cada estación tiene propiedades físicas y químicas ligeramente diferentes, las capas anuales siguen siendo distinguibles, muy parecidas a los anillos de los árboles.

Para acceder a este registro, los investigadores utilizan taladros especializados. Los núcleos poco profundos se pueden extraer con barrenas manuales, pero la perforación profunda requiere sistemas motorizados suspendidos de cables desde la superficie. Estas plataformas cortan secciones cilíndricas típicamente de 10 a 13 centímetros de diámetro y de 2 a 6 metros de largo por pasada. Los núcleos más profundos alcanzan más de 3,2 kilómetros por debajo de la superficie y contienen hielo de hasta 800.000 años de antigüedad, según la NASA.

Leyendo el registro climático

Los núcleos de hielo contienen dos tipos principales de evidencia climática: el hielo en sí y las diminutas burbujas de aire atrapadas en su interior.

Temperatura a partir de isótopos

Las moléculas de agua vienen en variedades "ligeras" y "pesadas", dependiendo de si contienen el isótopo oxígeno-16 u oxígeno-18. Durante los períodos más fríos, las moléculas de agua más pesadas tienen menos probabilidades de evaporarse y viajar a los polos, por lo que el hielo formado en climas fríos contiene una mayor proporción de oxígeno-16. Los científicos miden estas proporciones de isótopos estables utilizando la espectrometría de masas para reconstruir los registros de temperatura que se remontan a milenios, como describe la NOAA.

Atmósfera en una burbuja

A medida que la nieve se compacta en hielo a profundidades de aproximadamente 50 a 100 metros, el aire queda sellado dentro de diminutas burbujas. Estas burbujas son muestras en miniatura de la atmósfera antigua. Al triturar o derretir muestras de hielo en el vacío, los investigadores extraen los gases atrapados y miden las concentraciones de dióxido de carbono, metano y óxido nitroso. Esta técnica ha producido registros continuos de niveles de gases de efecto invernadero que se remontan a más de 800.000 años, las mediciones directas más largas de la composición atmosférica disponibles en cualquier lugar.

Qué más preservan los núcleos de hielo

Más allá de los datos de temperatura y gas, los núcleos de hielo capturan una sorprendente variedad de señales:

• Las erupciones volcánicas dejan capas de ácido sulfúrico y finas partículas de ceniza, lo que permite a los científicos datar las erupciones pasadas con precisión.
• El polvo y el polen revelan cambios en los patrones del viento, la vegetación y la aridez.
• Las anomalías químicas, como un pico de platino encontrado en el hielo de Groenlandia que data de hace 12.800 años, pueden apuntar a episodios volcánicos o incluso a posibles impactos cósmicos, como ha explorado una investigación reciente.
• La sal marina y los marcadores biológicos indican cambios en las condiciones oceánicas y la extensión del hielo marino.

Por qué los núcleos de hielo importan hoy

Los núcleos de hielo han proporcionado algunas de las pruebas más convincentes que vinculan los gases de efecto invernadero con la temperatura global. Los registros muestran que, durante los últimos 800.000 años, los niveles de CO₂ y la temperatura han subido y bajado al mismo ritmo durante los ciclos glaciales naturales. El CO₂ atmosférico actual, por encima de 420 partes por millón, supera con creces cualquier cosa encontrada en el registro de núcleos de hielo, según los datos recopilados por el Centro Nacional de Datos sobre Nieve y Hielo.

Los principales proyectos de perforación continúan profundizando el registro. El proyecto europeo Beyond EPICA tiene como objetivo recuperar hielo antártico de hasta 1,5 millones de años de antigüedad, lo que abarcaría un período crítico en el que los ciclos glaciales de la Tierra pasaron de intervalos de 40.000 años a 100.000 años. Comprender esa transición podría iluminar cuán sensible es el sistema climático a los cambios orbitales y al forzamiento del CO₂.

Desde la resolución de antiguos misterios enterrados en el hielo de Groenlandia hasta la evaluación comparativa del cambio climático moderno, los núcleos de hielo siguen siendo una de las herramientas más poderosas en las ciencias de la Tierra: una biblioteca congelada escrita en isótopos, burbujas de gas y polvo.