Identifican la columna volcánica más alta jamás registrada

Por SINC.

Investigadores del departamento de física de la Universidad de Oxford (Reino Unido) lo han confirmado usando imágenes captadas por satélite. Provienen de la erupción de enero de 2022 del volcán Hunga Tonga-Hunga Ha’apai.

El 15 de enero de 2022, Hunga Tonga-Hunga Haʻapai, un volcán submarino del archipiélago de Tonga, en el sur del Océano Pacífico, entró en violenta erupción. La explosión fue una de las más potentes jamás observadas y envió ondas de choque a todo el mundo, lo que provocó devastadores tsunamis que dejaron a miles de personas sin hogar.

Una altísima columna de ceniza y agua fue expulsada a la atmósfera, pero hasta ahora los científicos carecían de una forma precisa de medir su altura.

Normalmente, la altura de una columna volcánic puede estimarse midiendo la temperatura registrada en la parte superior, por satélites de infrarrojos y comparándola con un perfil de temperatura vertical de referencia. Esto se debe a que en la troposfera (la primera y más baja capa de la atmósfera terrestre), la temperatura disminuye con la altura. Pero si la erupción es tan grande que la columna penetra en la siguiente capa de la atmósfera (la estratosfera), este método se vuelve ambiguo porque la temperatura empieza a aumentar de nuevo con la altura.

Vista ampliada de la erupción, tomada por el satélite japonés Himawari-8 a las 05:40 UTC del 15 de enero de 2022, unos 100 minutos después del inicio de la erupción. / Simon Proud / Uni Oxford, RALSpace NCEO / Agencia Meteorológica de Japón

Para superar este problema, el equipo usó un novedoso método basado en un fenómeno llamado ‘efecto de paralaje’. Se trata de la diferencia aparente en la posición de un objeto cuando se ve desde varias líneas de visión.

“Es un resultado extraordinario, ya que nunca habíamos visto una nube de cualquier tipo tan alta. Además, la capacidad de estimar la altura de la forma en que lo hicimos solo es posible ahora que tenemos una buena cobertura de satélites. No habría sido posible hace una década», apunta Simon Proud científico de la Universidad de Oxford y RAL Space y autor principal del estudio que publica la revista Science.

Grabación de imágenes cada 10 minutos

La ubicación del volcán Tonga está cubierta por tres satélites meteorológicos geoestacionarios, por lo que los investigadores pudieron aplicar el efecto de paralaje a las imágenes aéreas que éstos captaron. Durante la erupción, los satélites grabaron imágenes cada 10 minutos, lo que permitió documentar los rápidos cambios en la trayectoria de la columna.

Los resultados mostraron que alcanzó una altitud de 57 kilómetros en su máxima extensión. Esta cifra es muy superior a las anteriores: la erupción del Monte Pinatubo en Filipinas en 1991 (y la erupción de El Chichón en México en 1982. Además, es la primera prueba de observación de una erupción volcánica que inyecta material a través de la estratosfera y directamente en la mesosfera, que comienza a unos 50 km por encima de la superficie de la Tierra.

Los investigadores de Oxford pretenden ahora construir un sistema automatizado para calcular la altura de las columnas de los volcanes utilizando el método de paralaje.

«También nos gustaría aplicar esta técnica a otras erupciones y desarrollar un conjunto de datos de alturas que puedan utilizar los vulcanólogos y los científicos atmosféricos, para modelar la dispersión de las cenizas volcánicas en la atmósfera. Otras cuestiones científicas que nos gustaría comprender son: ¿Por qué la columna de Tonga alcanzó tanta altura? ¿Cuál será el impacto climático de esta erupción? ¿De qué estaba compuesta exactamente?», añade Andrew Prata, coautor del estudio y miembro del subdepartamento de Física Atmosférica, Oceánica y Planetaria de la misma universidad.

Además de la Universidad de Oxford, en el estudio participaron el Rutherford Appleton Laboratory y el National Centre for Earth Observation de Harwell, así como la Universidad de Ciencias Aplicadas de Múnich (Alemania).

 

Referencia: Simon Proud et al.»The January 2022 eruption of Hunga Tonga-Hunga Ha’apai volcano reached the mesosphere». Science

Fuente: SINC.

Fertilizantes y pesticidas: ¿es posible una solución amigable con el ambiente?

Por Nadia Chiaramoni para AGENCIA DE NOTICIAS CIENTÍFICAS UNQ

La forma en que los microorganismos actúan como agroquímicos. La experiencia con una bacteria muy específica que podría revolucionarlo todo.

Hoy en día los fertilizantes que proveen nutrientes y los pesticidas que tratan enfermedades son de tipo químico. Sin embargo, existe una demanda internacional en tratar de reducir el uso de este tipo de productos. Si bien es cierto que presentan numerosas ventajas, también se debe tener en cuenta que ocasionan un costo elevado para el ambiente. Claudio Valverde, del Laboratorio de Fisiología y Genética de Bacterias Beneficiosas para Plantas -Centro de Bioquímica y Microbiología del Suelo de la Universidad Nacional de Quilmes– conversó con la Agencia de Noticias Científicas de la UNQ sobre los avances logrados en su grupo de investigación respecto del uso de microorganismos en el agro.  

Bioplaguicidas y biofertilizantes en reemplazo de agroquímicos. Créditos: iausa.com.mx.

Reponer el suelo

“La revolución verde vino asociada a la utilización de fertilizantes nitrogenados para reponer lo que las cosechas sacan del suelo”, comienza explicando Valverde. Los cultivos retiran principalmente carbono y nitrógeno de la tierra; el primero se repone gracias a la fotosíntesis, pero en el caso del nitrógeno el proceso es mucho más lento. Hasta que se empezaron a aplicar los fertilizantes nitrogenados, el suelo se fue empobreciendo paulatinamente, sin pausa.

El incremento en la producción gracias a los productos químicos fue elevada e innegable. Sin embargo, “las plantas no usan la totalidad del nitrógeno que se provee por rociado y el excedente, que se pierde cuando llueve, drena hacia las napas profundas, terminando en cursos de agua”, alerta el científico. Allí comienza otro tipo de problemas: las lagunas se cargan de nitrógeno, se enturbian, crecen algas y se modifica el ambiente. “Además de los problemas ecológicos está el costo de la producción ya que se fabrican a expensas de combustibles fósiles”, agrega Valverde.

Los microorganismos entran a la cancha

Hace alrededor de veinte años se empezó a poner foco en la contribución que podían realizar los procesos naturales. Evolutivamente, las plantas aprendieron a rodearse y captar microorganismos, flora natural del suelo. Asociados a raíces, favorecen procesos bioquímicos que terminan mejorando el crecimiento y el acceso a nutrientes.  

Conceptualmente es similar a lo que pasa en nuestro microbioma intestinal. Desde que nacemos se va ensamblando una comunidad natural de microorganismo que entrenan al sistema inmune en el reconocimiento de patógenos y ayudan a captar vitaminas y otros nutrientes. Con las plantas y los microorganismos del suelo la relación de protección y nutrición es la misma”, amplía el especialista.

La idea de la biotecnología, precisamente, es identificar y aislar componentes de ese microbioma que se puedan propagar en el laboratorio y que tengan actividades benéficas para aplicarlos como insumos para semillas o rociando cultivos, “como si fuese un probiótico para plantas”, explica el científico.

Las primeras experiencias con Pseudomonas

“Pseudomonas es un género muy diverso y amplio de bacterias, que pueden ser cultivadas, aisladas y purificadas. Además tenemos muchas herramientas para estudiarlas”, explica Valverde. Estos microorganismos pueden colonizar las raíces con roles muy particulares relacionados a la defensa de patógenos. El científico cuenta que siempre estudió genética bacteriana y que encontrarse con la actividad inhibitoria de patógenos en cultivos, le pareció algo fascinante: “Era algo que había aprendido afuera y quería traerlo a Argentina porque lo consideraba muy importante para la agricultura”, destaca.

En el presente, hay algunos productos formulados en base a aislamientos que mejoran la nutrición. El equipo liderado por Valverde se enfoca en explorar el potencial para combatir patógenos y generar lo que se conoce como biopesticida. “Con esa idea, hace 10 años generamos una colección propia de aislamientos que nos fuimos a buscar a lotes agrícolas del centro del país y tenemos un conjunto muy diverso del género Pseudomonas. Actualmente estamos evaluando cómo se comportan a campo, ya que es diferente a crecer una bacteria en el laboratorio, con variables controladas”, apunta Valverde. Los ensayos se llevan a cabo en conjunto con empresas que acceden a los campos y la logística necesaria.

¿El futuro es de las bacterias?

“Por lo pronto no creo que desaparezca el insumo químico ya que está establecido y tiene sus beneficios. Lo que sí creo es que va a haber una reducción en su uso y una combinación con las herramientas biotecnológicas”, comienza Valverde. Para la aprobación de los productos basados en bacterias es fundamental tener conocimientos de la persistencia en el ambiente y de la “invasibilidad” que presenta cuando se lo hace ingresar masivamente en un campo.

Respecto las de pseudomonas, existen resultados y son muy alentadores. “Cuando se aplica en semillas, lo que se ve es que se quedan en la raíz, les cuesta invadir el suelo, no son muy competitivas, lo cual es un rasgo deseable y que se puede explotar: tener un microorganismo que prefiera raíces y le cueste colonizar el suelo”, relata Valverde.

Según el científico, dentro de diez años debería ser una tecnología muy adoptada. La desventaja principal frente a los fertilizantes y pesticidas conocidos es que no se ve el efecto instantáneo: “Va a tomar tiempo juntar evidencia colectiva y, en mi opinión, debería haber una ayuda estatal en el marco de la promoción de este tipo de tecnologías. Hay que seguir insistiendo porque es una necesidad, no podemos seguir tirando pesticidas y fertilizantes por el costo ambiental que esto conlleva”, finaliza.

Fuente: Agencia de Noticias Científicas UNQ

Los satélites GRACE captaron el vaciado masivo de un lago proglacial en la Patagonia chilena

Por SINC

Estos satélites gemelos de la NASA y del Centro Aeroespacial Alemán fueron los únicos testigos del momento en el que el cuarto lago proglacial más grande del mundo se drenó repentinamente en 2020 en una zona remota de la Patagonia de Chile. Dos investigadores japoneses han descubierto el suceso y han analizado la causa: el colapso de una protuberancia de sedimentos en la salida del lago.

Los lagos proglaciales se forman cuando el agua de deshielo en retirada queda atrapada por el hielo o por una morrena (loma o colina alargada) dejada por el mismo u otro glaciar. El calentamiento del clima contribuye al creciente aumento del número y volumen de estos lagos, y ellos mismos contribuyen también a que los glaciares se derritan aún más rápido.

Sin embargo, estas  masas de agua pueden desecarse muy rápidamente cuando las presas que los contienen fallan. Un acontecimiento catastrófico de este tipo no solo supone un riesgo directo para la seguridad de los seres humanos, sino que también influye en los ecosistemas situados aguas abajo debido a la repentina afluencia de una gran cantidad de agua dulce. Por eso es importante vigilar los lagos proglaciales y estudiar sus interacciones con el entorno. Sin embargo, es un trabajo difícil debido a su ubicación, a menudo remota.

Imagen de satélite del Lago Greve (Chile) y de los puntos de referencia circundantes. La zona que pasó de ser lago a superficie terrestre desde el 8 de abril hasta el 1 de noviembre de 2020 está resaltada en amarillo. / Shuntaro Hata, Shin Sugiyama, Kosuke Heki

Shin Sugiyama, científico especializado en glaciares de la Universidad de Hokkaido (Japón) y el investigador Shuntaro Hata estaban estudiando las fluctuaciones de los glaciares en la Patagonia chilena mediante imágenes de satélite, cuando se dieron cuenta de que el lago proglacial Greve se había reducido considerablemente en el corto periodo de tiempo comprendido entre abril y julio de 2020.

Publicaron este hallazgo en la revista Communications Earth & Environment, además de un análisis de los datos disponibles, que confirma que el nivel de agua del lago descendió 18 metros. Esto se traduce en una pérdida de 3,7 kilómetros cúbicos (o, gigatoneladas) de agua, el mayor evento de este tipo observado por un satélite hasta la fecha.

Esta enorme pérdida de agua modificó incluso de forma medible el campo gravitatorio de la Tierra, según registraron los satélites gemelos de la NASA y del Centro Aeroespacial Alemán GRACE, si bien sus datos cuantitativos no coinciden con la cantidad real de agua drenada.

Shuntaro Hata (izquierda) y Shin Sugiyama (derecha), autores del estudio, con Matthias Scheiter (centro izquierda) y Rodrigo Traub (centro derecha). / Shin Sugiyama.

Análisis de las imágenes de satélite y de los datos topográficos

Por último, el análisis minucioso de las imágenes de satélite y de los datos topográficos de antes y después del suceso permitió a estos investigadores deducir que la causa del vertido fue probablemente el colapso de una protuberancia de sedimentos cercana a la salida del lago.

Los autores destacan que este estudio señala el camino para futuras investigaciones sobre la dinámica de los glaciares. Según explica Sugiyama, “los resultados proporcionan información detallada sobre las inundaciones por estallido de los lagos glaciares a gran escala, que ocurren muy raramente, y son importantes para entender los desastres causados por las fallas de los lagos glaciares”.

También pone de manifiesto la posibilidad y las limitaciones actuales del uso de los datos de los satélites GRACE para observar este tipo de acontecimientos.

“La importancia de las mediciones del sistema GRACE para estudiar este tipo de sucesos aumentaría si el cálculo de las lecturas del campo gravitatorio se adapta a los sucesos localizados”, dice Sugiyama.

Por último, el estudio proporciona información que puede utilizarse para comprender mejor la dinámica de las interacciones entre los glaciares y los lagos que forman, ya que “los cambios observados en el nivel del agua de los lagos glaciares pueden utilizarse para predecir los cambios en la afluencia de los glaciares a los lagos”, concluye.

Referencia: Shin Sugiyama, Shuntaro Hata. “Abrupt drainage of Lago Greve, a large proglacial lake in Chilean Patagonia, observed by satellite in 2020”. Communications Earth & Environment (2022).

Fuente: SINC.