El Mar Antártico, donde los glaciares flotan en la superficie. ¿Qué tipo de mundo hay a 1.300 metros bajo la superficie? Los científicos ahora han logrado observar directamente un área que antes se infería en lugar de verse. Allí, un fluido caliente brotó del fondo marino y prosperó un ecosistema marino único, diferente a todo lo documentado previamente.
El Instituto de Investigación Polar de Corea (KOPRI) anunció que un equipo dirigido por el investigador principal Park Sung-hyun completó con éxito una expedición a bordo del buque de investigación rompehielos Araon en medio de la Antártida.océano región de la cresta, aproximadamente a 1.200 kilómetros de la estación de Jangbogo.
La expedición utilizó un sumergible no tripulado para estudiar directamente los respiraderos hidrotermales a lo largo de la dorsal oceánica antártica. El Instituto de Investigación Polar de Corea describió el logro como una primicia mundial.
Hasta ahora, las condiciones extremas de las aguas profundas de la Antártida hacían que el acceso fuera un desafío formidable. Al no poder observar directamente el fondo marino, los investigadores tuvieron que recurrir por completo a métodos indirectos: bajar el equipo de muestreo para recolectar y recuperar especímenes. La ubicación, distribución y estructura ecológica de los respiraderos hidrotermales también siguieron siendo en gran medida una cuestión de estimación. Dado que esta expedición permitirá a los investigadores observar directamente el entorno de las profundidades marinas y recopilar datos directamente, se espera que la investigación sobre los respiraderos hidrotermales de la Antártida cobre un impulso considerable.
Equipo de investigación realiza exploración de aguas profundas utilizando un sumergible no tripulado Imagen: Instituto de Investigación Polar de Corea
Un fluido caliente entra en erupción en las profundidades de los mares antárticos
Las aguas superficiales de la Antártida son un mundo frío y quieto de hielo, que ronda el -1 grado Celsius. Sin embargo, miles de metros más abajo, los respiraderos hidrotermales perforan fracturas en la corteza terrestre, enviando fluidos calentados a más de 300 grados Celsius hacia arriba. Es un mundo totalmente diferente a todo lo que existe en la superficie.
Los respiraderos hidrotermales se forman independientemente del clima frío de la superficie. El agua de mar se filtra a través de grietas en la corteza oceánica, es calentada por el magma que se encuentra debajo y regresa al océano cargada de metales como hierro, cobre y zinc, así como sulfuro de hidrógeno y metano. Un factor crítico en este proceso es la inmensa presión del agua en las profundidades. Dado que la presión aumenta una atmósfera por cada diez metros de profundidad, el fluido ascendente puede permanecer líquido sin hervir incluso a temperaturas superiores a 300 grados centígrados.
Dicho esto, sería difícil argumentar que las fuentes hidrotermales pueden aumentar significativamente la temperatura del Océano Antártico. El fluido expulsado se mezcla rápidamente con el agua de mar helada circundante y se enfría abruptamente en unas pocas docenas de metros. El calor no se propaga por todo el océano. La temperatura del agua en la Antártida todavía está gobernada por fuerzas naturales a gran escala, como la luz solar y la circulación de las corrientes oceánicas antárticas. Respiraderos hidrotermales Se entienden mejor como fuentes de calor localizadas y excepcionales, confinadas a las profundidades del mar.
Esto no quiere decir que las fuentes hidrotermales no produzcan ningún cambio. En ambientes extremos, incluso una fuente modesta de energía puede convertirse en un recurso esencial para la vida. Los respiraderos hidrotermales dan lugar a ecosistemas en el fondo marino antártico que no se parecen en nada a los de la superficie. En las profundidades del mar, donde la luz del sol no penetra y la fotosíntesis es imposible, la vida se sustenta mediante la quimiosíntesis. Los microorganismos descomponen el sulfuro de hidrógeno y el metano liberados por los respiraderos para producir materia orgánica y, sobre esta base, se afianzan varias comunidades de organismos. Algunos organismos sobreviven albergando microbios simbióticos dentro o sobre sus cuerpos, extrayendo energía directamente de ellos.
Estas condiciones extremas dieron lugar a ecosistemas marinos profundos. En lugar de los gusanos tubulares y los mejillones que se encuentran comúnmente en los respiraderos hidrotermales del Pacífico y el Atlántico, la Antártida alberga sus propios linajes distintos de crustáceos, moluscos y equinodermos. Debido a que estos organismos están confinados a áreas que se extienden desde unas pocas docenas a cientos de metros alrededor de cada respiradero y están aislados unos de otros, cada sitio desarrolla su propia comunidad biológica distinta.
Muestras biológicas recolectadas. Imagen: Instituto de Investigación Polar de Corea
Por qué es tan difícil explorar los respiraderos de las profundidades marinas de la Antártida
Los respiraderos hidrotermales en sí no son un descubrimiento completamente nuevo. Desde la década de 1970, se han descubierto numerosos respiraderos a lo largo de las dorsales oceánicas del Pacífico y del Atlántico. Sus mecanismos subyacentes también son relativamente bien comprendidos en la comunidad científica. Sin embargo, en aguas antárticas la situación es diferente. Aunque la cordillera en medio del océano que rodea la Antártida tiene todas las condiciones necesarias para la creación de respiraderos hidrotermales, la exploración en profundidad en el lugar ha sido extremadamente rara. Esto se debe a las duras barreras ambientales que obstaculizan la exploración.
Las aguas antárticas se encuentran a grandes distancias de cualquier región habitada. Llegar a la zona objetivo con personal de investigación, equipos de exploración de aguas profundas y suministros a gran escala requiere un viaje que dura semanas o incluso meses. La logística de viajes por sí sola consume enormes recursos. El simple hecho de llegar sano y salvo al lugar, dada la distancia, supone un obstáculo importante para la expedición en sí.
La dificultad de operar el equipo plantea otro desafío. Un sumergible de aguas profundas no tripulado es un sistema que depende de la coordinación de personal especializado, cables conectados y embarcaciones de apoyo. Debido a esta complejidad, los costos de envío van mucho más allá del tiempo que se pasa bajo el agua. Al alquilar equipos sumergibles, el gasto se multiplica porque los equipos deben cubrir los gastos de alquiler de todo el viaje así como los gastos de alojamiento de los ingenieros enviados.
Una expedición antártica típica requiere de uno a dos meses de navegación, pero el sumergible puede funcionar sólo durante unos días. Esta es una proporción que hace que la carga financiera sea particularmente pesada.
Debido a estas limitaciones, la investigación sobre las fuentes hidrotermales antárticas se ha limitado durante mucho tiempo a métodos indirectos.
El punto de inflexión en la investigación de las fuentes hidrotermales antárticas se produjo con la exploración de la Cordillera Este de Escocia. La expedición observó directamente un fluido hidrotermal de alta temperatura que se elevaba desde las profundidades del mar a unos 2.500 metros. Los resultados se publicaron en 2012.
El descubrimiento de comunidades biológicas nunca antes observadas ha planteado la seria posibilidad de que los respiraderos hidrotermales de la Antártida alberguen sus propios ecosistemas.
Desde entonces, se han detectado signos de actividad hidrotermal en varias otras aguas antárticas. Sin embargo, las observaciones directas de los ecosistemas de aguas profundas siguen siendo extremadamente raras. Sólo se han confirmado respiraderos en un puñado de lugares, lo que está muy lejos de lograr una comprensión integral del ecosistema de las profundidades marinas de la Antártida.
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Un equipo de investigación coreano ha lanzado una expedición a gran escala a una sección inexplorada de la dorsal oceánica de la Antártida. El equipo del Instituto de Investigación Polar de Corea fijó su mirada en una zona de océano abierto a unos 1.200 kilómetros de la estación Jangbogo, ubicada en Tierra Victoria, en la Antártida. Su inaccesibilidad la había convertido en una de las zonas inexploradas más notables, donde nunca se había realizado ninguna observación directa.
“La cordillera en medio del océano que rodea la Antártida estaba casi completamente inexplorada, pero con infraestructura como el buque de investigación rompehielos Araon ahora en su lugar, el acceso se ha vuelto posible”, dijo el investigador principal Park Sung-hyun. Añadió que el equipo había realizado expediciones continuamente desde 2011, y después de años de acumular datos para identificar las ubicaciones de los respiraderos hidrotermales a lo largo de la cresta, desplegaron el sumergible en esos sitios precisos.
Vehículo de aguas profundas no tripulado Ariari. Imagen: Foto Instituto de Investigaciones Polares de Corea
Hasta ahora, el equipo no había podido observar el área directamente y había recurrido a métodos indirectos para recolectar muestras. Sin la capacidad de ver el fondo marino, tuvieron que depender de equipos de dragado que raspaban material del fondo al azar. A pesar de estas limitaciones, el equipo confirmó la presencia de organismos de aguas profundas utilizando cámaras submarinas en 2017 y recogió alrededor de 350 kilogramos de muestras minerales utilizando equipos de dragado el año pasado.
Sin embargo, los métodos indirectos tenían limitaciones obvias. Como las muestras debían recolectarse sin ver el sitio, era difícil recuperar con precisión las muestras necesarias y el riesgo de daños durante la recuperación era alto. El equipo realizó un cambio fundamental en su enfoque de la exploración. Decidieron desplegar un sumergible no tripulado desde el buque de investigación rompehielos para observar directamente las profundidades del mar Antártico.
Con ese fin, el equipo se asoció con una empresa de robótica para comenzar a desarrollar un sumergible no tripulado diseñado para la exploración de aguas profundas. El objetivo era reducir costes y desarrollar la experiencia necesaria internamente.
El sumergible de aguas profundas no tripulado resultante, llamado Ariari, es capaz de sumergirse hasta 6.000 metros de profundidad. Ariari ha demostrado su valía en el campo. Al descender a 1.300 metros bajo la superficie, rastreó los cambios de temperatura y composición química y capturó un respiradero hidrotermal activo en funcionamiento. Grabó vídeos en tiempo real de estructuras de chimeneas que arrojaban fluido sobrecalentado, comunidades biológicas circundantes y distribuciones de minerales, mientras recolectaba selectivamente muestras intactas adaptadas a los objetivos de investigación del equipo.
El equipo del Instituto de Investigación Polar de Corea dijo que habían conseguido una amplia gama de especímenes biológicos en el sitio. Utilizando brazos robóticos y dispositivos de succión montados en el sumergible, el equipo recolectó un total de 12 organismos de aguas profundas, incluidos cnidarios, esponjas y equinodermos. Se cree que algunos de los ejemplares probablemente pertenezcan a especies hasta ahora desconocidas. El equipo cree que debido a que estos organismos han vivido en un ambiente tan extremo, es probable que revelen nuevas formas de adaptación ecológica. A través de análisis de seguimiento, el equipo planea descubrir los principios biológicos que gobiernan los ecosistemas hidrotermales de la Antártida.
La expedición también aportó valiosos datos geológicos. El equipo observó directamente la amplia distribución espacial de minerales de sulfuro ricos en cobre y zinc distribuidos en el área que rodea los respiraderos hidrotermales.
“La observación directa del ambiente hidrotermal de las profundidades marinas en la dorsal oceánica antártica con un sumergible no tripulado es rara, incluso a escala global”, dijo Park, y agregó que la robótica avanzada ha hecho posible obtener datos y muestras mucho más precisos que los que podrían proporcionar los estudios convencionales a bordo de barcos.
La historia fue producida en colaboración con nuestros colegas de Ciencia popular Corea.
