El gas promueve la masa: el metano se filtra

por Lisa Levin

Imagine un jacuzzi con chorros a baja temperatura, o su refresco después de una buena sacudida. Ahora imagina que esas burbujas están llenas de metano en lugar de aire o dióxido de carbono. Ahí tienes la escena en algunos de los ecosistemas más extraños, y descubiertos más recientemente, en el fondo marino: filtraciones de metano. Aquí, las agregaciones de almejas, mejillones y gusanos tubulares prosperan con los productos químicos que emanan del fondo marino. Antes del descubrimiento de las filtraciones, los científicos pensaban que los sistemas controlados químicamente en el fondo marino profundo estaban asociados solo con respiraderos calientes. Las filtraciones demostraron que estaban equivocados. Revelado por primera vez en 1984, desde entonces se han descubierto filtraciones frías en todos los océanos del mundo.

Las filtraciones de metano se producen desde la zona submareal poco profunda hasta las trincheras oceánicas, a profundidades que van desde metros 15 hasta más de 7,800. Por lo tanto, no son exclusivamente un fenómeno de aguas profundas; sin embargo, solo aquellos sistemas debajo de la plataforma continental albergan comunidades biológicas altamente especializadas.

El metano es un gas transparente, altamente combustible e inodoro, familiar para todos como fuente de energía para nuestras estufas de gas y calefacción doméstica. El gas natural, recuperado por perforación, es aproximadamente 75 por ciento de metano. Huele solo porque se agregan compuestos orgánicos de azufre para que se puedan detectar fugas de gas. El metano se encuentra en la corteza terrestre debajo del océano. En áreas de alta producción primaria, grandes cantidades de materia orgánica, principalmente plancton, se depositan durante millones de años en el fondo marino a lo largo del borde de los continentes. A medida que el material orgánico se hunde y se acumula en el fondo marino, queda enterrado bajo capas de sedimento. Luego, los microbios (o el efecto de la presión y el calor en ciertas áreas) descomponen la materia orgánica sin oxígeno, lo que resulta en la formación de metano.

Cuando el metano profundamente enterrado se mueve hacia arriba hacia el fondo marino, es consumido por microbios que interactúan con otras bacterias para producir sulfuro. Aunque el sulfuro, que huele a huevos podridos, suele ser muy tóxico, es compatible con un conjunto de animales que se especializan en entornos químicos; Estos son animales quimiosintéticos, similares en su organización corporal a los animales que se encuentran en los respiraderos hidrotermales. La fauna atraída por la filtración de metano forma verdaderos oasis de animales en un paisaje de sedimentos homogéneos, relativamente poco característicos en las profundidades del mar. Primero, las bacterias pastan en los fluidos químicos (metano y sulfuro) que se filtran del fondo marino. Luego, llegan almejas y mejillones especiales que albergan bacterias simbióticas que pueden cosechar los químicos para producir energía para sus huéspedes. También están presentes en las filtraciones gusanos tubulares con bacterias que consumen sulfuro; algunos tienen raíces muy largas que pueden alcanzar un metro debajo del fondo marino para buscar sulfuro.

El metano formado dentro del fondo marino puede ser exprimido hacia arriba por la subducción de placas oceánicas debajo de los márgenes continentales. Es por eso que estos nuevos ecosistemas se llamaron "filtraciones de metano" cuando se descubrieron por primera vez. Desde entonces, los científicos han aprendido que el metano no siempre se "filtra" del fondo marino. También puede estar expuesto por deslizamientos de tierra inducidos por terremotos. Por estas razones, las filtraciones de metano son comunes en todo el borde del Pacífico: en Japón, Alaska, Oregón, California, Costa Rica, Perú y Chile, todas las áreas donde hay una gran actividad tectónica. Las comunidades de filtración también pueden ocurrir en otros entornos, en asociación con hidrocarburos como el petróleo, alquitrán o asfalto.

Las primeras comunidades de animales que se han visto viviendo en filtraciones en el fondo marino profundo se encontraron en 1984, cerca de Florida, en el profundo Golfo de México, asociadas con salmueras que contienen sulfuro. La salmuera es un agua muy salada que brota de grandes depósitos de sal dentro de la corteza terrestre. Hace doscientos millones de años, el Golfo de México se convirtió en un mar aislado, que se secó por completo, produciendo una capa de sal de ocho kilómetros de espesor. Más tarde, un pasaje unió nuevamente el Golfo con los océanos. Hoy, la capa de sal queda atrapada bajo millones de años de sedimentación, pero los movimientos de las placas llamados "tectónica de sal" hacen que esta sustancia enterrada llegue al fondo marino, donde a veces forma distintos "lagos de salmuera".

El inventario global de metano en el océano profundo puede ser 10 veces mayor que el depósito de petróleo convencional, los campos de gas y los lechos de carbón combinados. Se descubren nuevas filtraciones cada pocos meses y probablemente demostrarán estar mucho más extendidas que los respiraderos hidrotermales, cuya distribución geográfica está esencialmente vinculada a la actividad volcánica en las crestas de los midoceos o detrás de las zonas de subducción.

A alta presión y bajas temperaturas en las profundidades del mar, el metano puede aparecer en forma sólida, conocido como hidrato de gas. Los hidratos se forman por el movimiento del gas metano hacia arriba en el fondo del mar a lo largo de fallas y grietas. El contacto con agua fría provoca la cristalización: el metano queda atrapado en una prisión de moléculas de agua, formando un hielo sólido dentro del fondo marino. Las cantidades masivas de hidratos de metano que se producen a lo largo de los márgenes continentales podrían representar una importante fuente de energía futura, ya que un litro de hidrato de metano contiene litros 168 de gas metano. Sin embargo, la forma sólida es estable solo a altas presiones y temperaturas frías, lo que plantea un desafío para la recuperación, el transporte y la implementación como fuente de combustible. Queda un gran problema relacionado con el uso de metano; Es un gas de efecto invernadero, que calienta la atmósfera mucho más que el dióxido de carbono. Algunas teorías sugieren que la liberación masiva de hidratos de gas hace mucho tiempo en la historia de la Tierra podría haber provocado un calentamiento rápido y severo de la atmósfera. Esto puede haber ocurrido durante el evento de extinción Pérmico-Triásico 252 hace millones de años, por ejemplo, o durante el máximo térmico del Paleoceno-Eoceno 55 hace millones de años, pero esta idea aún está en debate.

Los sistemas de filtración albergan una gran cantidad de biodiversidad, desde microbios hasta mejillones. Extrañas nuevas interacciones y relaciones microbianas están surgiendo con cada visita a nuevas filtraciones. Las comunidades animales que habitan filtraciones frías son similares a las de los respiraderos hidrotermales, pero difieren en ausencia de temperatura elevada y en tener una mayor longevidad. Las emisiones de filtración ocurren a temperaturas similares a las de los sedimentos circundantes, por lo que a veces se les llama "filtraciones frías". Se cree que las emisiones de fluido de filtración, mientras cambian de posición localmente, persisten en un área en particular por períodos de tiempo mucho más largos que muchos respiraderos hidrotermales (la ventilación es inherentemente efímera, al menos donde la cresta de la cresta se extiende rápidamente), creando comunidades más estables con más tiempo. organismos vivos ¡Las lombrices de tubo de filtración, por ejemplo, pueden vivir más de 200 años!

El estudio de las filtraciones de metano todavía está en pañales. Todavía tenemos que descubrir la mayoría de las filtraciones y quizás la mayoría de las especies filtradas. Todavía no sabemos cómo se reproducen los animales filtrados, se mueven entre filtraciones, responden a las señales de asentamiento o interactúan entre sí. Una mejor comprensión de los ecosistemas de filtración puede finalmente revelar secretos sobre el cambio climático, la evolución y el mantenimiento de la vida en las profundidades del mar, y posiblemente incluso la vida en otros planetas, donde el oxígeno es escaso y abundan los productos químicos tóxicos.

Lisa Levin es profesora en la División de Oceanografía Integrativa de la Institución Scripps de Oceanografía.

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