image: The experts José Noel Pérez Asensio (UB) and Lucia Quirós-Collazos (ICM-CSIC) during the NextData Cruise on the CNR-Minerva Uno. view more
Credit: UNIVERSITY OF BARCELONA
El estrecho de Sicilia, un relieve submarino que conecta la isla de Sicilia con las costas de Túnez, no es una barrera geológica para la circulación de aguas profundas entre el Mediterráneo oriental y el occidental, tal y como siempre se había pensado. Al contrario, la contribución de las aguas más profundas del Mediterráneo oriental al flujo de salida hacia la cuenca occidental puede llegar al 70 %, según un estudio publicado recientemente en la revista Progress in Oceanography.
La investigación, liderada por Leopoldo Pena e Isabel Cacho, expertos de la Facultad de Ciencias de la Tierra y miembros del Grupo de Investigación Consolidado (GRC) de Geociencias Marinas de la Universidad de Barcelona, perfila un mapa hidrodinámico desconocido hasta ahora entre las cuencas oriental y occidental del Mediterráneo. También son coautores del trabajo los expertos Ester Garcia Solsona, Eduardo Paredes y José Pérez Asensio (GRC de Geociencias Marinas); Lucía Quirós Collazos, del Instituto de Ciencias del Mar (ICM-CSIC) y Fabrizio Lirer, del Instituto de Ciencias Marinas de Italia (Ismar-CNR).
Con un planteamiento innovador, este trabajo abre nuevas perspectivas sobre los procesos oceanográficos en el Mediterráneo mediante la aplicación pionera de los isótopos radiogénicos de neodimio (Nd) y de las tierras raras como trazadores geoquímicos para estudiar esta compleja región marina.
Esta metodología se ha aplicado gracias a una doble infraestructura de apoyo a la investigación los equipamientos del nuevo Laboratorio de Isótopos Radiogénicos y Ambientales (LIRA) y del espectrómetro de masas multicolector PANTHALASSA, de la Universidad de Barcelona. Únicos en todo el Estado, LIRA y PANTHALASSA son idóneos para determinar isótopos radiogénicos y ambientales a nivel traza. Coordinados científicamente por Isabel Cacho y Leopoldo Pena, estos equipamientos se inauguraron en 2019 en espacios de la Facultad de Ciencias de la Tierra y de los Centros Científicos y Tecnológicos de la UB (CCiTUB), respectivamente.
Una frontera submarina entre las cuencas mediterráneas
El Mediterráneo es un mar semicerrado que se comunica con el Atlántico por el estrecho de Gibraltar. Rodeado por grandes masas continentales, está dividido en dos cuencas de dimensiones similares: la oriental y la occidental. Dichas cuencas poseen masas de agua con propiedades diferentes (salinidad, densidad, composición isotópica, topografía, etc.) que se conectan por el estrecho de Sicilia.
El efecto del clima particularmente árido del Mediterráneo determina la formación de aguas profundas en algunas zonas de esta región marina (golfo de León o sur del mar Adriático, por ejemplo). Este proceso oceanográfico solo se da en algunas regiones del planeta Atlántico Norte o alrededor del continente Antártico bajo condiciones atmosféricas y oceanográficas muy distintas, y es considerado el motor de la circulación oceánica global en todo el planeta.
«El estrecho de Sicilia tiene solo 316 metros de profundidad máxima y la cuenca mediterránea oriental llega más allá de los 5.000 metros. Uno de los procesos que siempre ha fascinado al mundo de la investigación oceanográfica es este intercambio de masas de agua entre la cuenca oriental y occidental a través de este estrecho submarino», apunta Isabel Cacho, que es catedrática del Departamento de Dinámica de la Tierra y del Océano de la UB.
«Según la hipótesis clásica continúa, el estrecho era una barrera física para la salida de las aguas más profundas del Mediterráneo oriental hacia el occidental. Es decir, se pensaba que este proceso oceanográfico estaba dominado por las aguas intermedias».
Isótopos radiogénicos y tierras raras: una nueva perspectiva en oceanografía
El nuevo estudio oceanográfico utiliza las tierras raras y los isótopos del neodimio un elemento químico del grupo de los lantánidos como trazadores oceanográficos conservativos en la región del Mediterráneo. Con esta metodología, los expertos han reconstruido la estructura oceanográfica de las cuencas mediterráneas a partir de muestras de aguas recogidas a bordo del buque oceanográfico Minerva Uno del Consejo Nacional de Investigación de Italia (CNR). Las muestras se obtuvieron en junio de 2016 durante la campaña oceanográfica del proyecto italiano NextData con participación de la UB en la zona central del Mediterráneo.
«Estas nuevas herramientas geoquímicas permiten discriminar entre las masas de agua formadas en el Mediterráneo oriental más cálidas y salinas y las del occidental. Las aguas de la cuenca oriental presentan concentraciones más elevadas de tierras raras (rare earth elements) y una composición isotópica de neodimio más radiogénica que la cuenca occidental», subraya Isabel Cacho, distinguida con una Consolidator Grant 2015 del Consejo Europeo de Investigación (ERC) que ha contribuido a impulsar las nuevas investigaciones oceanográficas.
Las conclusiones apuntan a que la contribución de las aguas profundas del Mediterráneo oriental al occidental puede llegar a cerca del 70 % de las aguas profundas del mar Tirreno. Esta proporción que oscila entre el 30 % y el 70 % en la parte más oriental del Tirreno es significativamente más elevada que los valores calculados con parámetros oceanográficos clásicos (temperatura, salinidad, etc.) en estudios previos.
LIRA-PANTHALASSA: apoyo a la investigación multidisciplinar
Disponer de espectrómetros de masas multicolectores (MC-ICP-MS) para el análisis preciso de isótopos radiogénicos de neodimio presente en el mar en muy bajas concentraciones es imprescindible para realizar estudios oceanográficos con esta nueva perspectiva metodológica en nuestro país. El espectrómetro PANTHALASSA instalado en los CCiTUB y a disposición de sus usuarios permite determinar las relaciones isotópicas de la mayoría de los elementos de la tabla periódica con una alta sensibilidad (entre 10 y 100 partes por millón).
«Estas herramientas nos permiten desarrollar una ciencia puntera para estudiar el océano actual tal como se ha hecho en este trabajo, pero también ayudan a conocer las condiciones de los océanos en el pasado durante los diferentes cambios climáticos. Por ello, abren nuevas oportunidades para entender mejor la relación entre clima y océano», detalla el profesor Leopoldo Pena, que forma parte del GRC Geociencias Marinas UB, dirigido por el catedrático Miquel Canals.
«Además, aparte del enorme potencial de aplicación en disciplinas relacionadas con las ciencias de la tierra (la oceanografía, la paleo-oceanografía, la geocronología, la petrología, la hidrología, etc.), muchos otros ámbitos del conocimiento relacionados con estudios ambientales, arqueológicos, alimentarios y de salud pueden beneficiarse de la aplicación de estas técnicas analíticas punteras».
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Journal
Progress In Oceanography