Cenizas del volcán de Tonga fertilizaron ecosistemas marinos

Cenizas volcánicas actuaron nutrientes en ecosistemas del Océano Pacífico tras la erupción explosiva del volcán submarino Hunga Tonga-Hunga Ha'apai en enero de 2022.

La expedición GEOTRACES GP21 investigó el impacto de este evento monumental en la biogeoquímica de las aguas superficiales del Giro del Pacífico Sur (SPG). Los científicos se centraron en particular en los cambios en la concentración de oligoelementos en el océano y su influencia en la vida marina. Los resultados de este estudio se han publicado ahora en Nature Communications.

Para un análisis exhaustivo de los efectos de la erupción, los investigadores utilizaron una combinación de simulaciones informáticas avanzadas y análisis precisos de muestras. Para simular la propagación de cenizas volcánicas después de la erupción, utilizaron el modelo informático HYSPLIT de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) de Estados Unidos.

El modelo simula el transporte de sustancias en la atmósfera. Se utilizó para calcular la dispersión de cenizas volcánicas a diferentes altitudes durante 72 horas y las trayectorias de las cenizas durante hasta 315 horas.

Durante la expedición SONNE SO289 como parte del programa internacional GEOTRACES de febrero a abril de 2022, los investigadores recolectaron muestras de agua a lo largo de una ruta designada para analizar la distribución de oligoelementos y sus efectos biogeoquímicos. Durante la expedición se observó y recolectó una gran cantidad de tefra flotante, principalmente piedra pómez, en el SPG occidental.

Usando isótopos de neodimio radiogénicos y concentraciones de elementos de tierras raras, los investigadores pudieron identificar una entrada volcánica marcada en el SPG occidental. Esta es la región identificada como el sitio principal de deposición posterior a la erupción según el modelo de dispersión de cenizas volcánicas. Además, se utilizaron análisis de agua de mar de isótopos de neodimio y elementos de tierras raras para rastrear la entrada volcánica y la clorofila-a como indicador de fitoplancton.

En la región occidental del Pacífico Sur, los investigadores identificaron cantidades significativas de oligoelementos como el hierro y el neodimio, que normalmente sólo entran al océano en cantidades mínimas a través del polvo atmosférico. La erupción volcánica liberó 32.000 toneladas adicionales de hierro y 160 toneladas de neodimio. La cantidad de hierro es equivalente a lo que la región recibe normalmente en un año, mientras que la cantidad de neodimio es equivalente a un año de entrada global.

"Al mismo tiempo, medimos mayores concentraciones de clorofila-a en las aguas superficiales, lo que indica un mayor crecimiento del fitoplancton y, por lo tanto, de la actividad biológica", dice el Dr. Zhouling Zhang, investigador asociado en la Unidad de Investigación Paleo-Oceanográfica y autor principal del estudio.

El equipo pudo demostrar que los oligoelementos liberados por las erupciones volcánicas desempeñan un papel importante para la vida marina. Estos elementos, en particular el micronutriente hierro, actúan como nutrientes en el océano que estimulan el crecimiento del fitoplancton.

El fitoplancton desempeña un papel esencial en el ciclo global del carbono, ya que absorbe CO2 de la atmósfera mediante la fotosíntesis y lo almacena en el océano. Por tanto, el aumento de la productividad biológica también puede mejorar la capacidad del océano para absorber CO2 de la atmósfera, un proceso que podría tener un impacto a largo plazo en el clima.

Los investigadores estiman que la liberación del micronutriente hierro a partir de la erupción del HTHH es comparable a la fertilización de hierro causada por la erupción del Monte Pinatubo en Filipinas en junio de 1991, cuando se liberaron alrededor de 40.000 toneladas de material volcánico y se midió una desaceleración de 1,5 ppm en el aumento del CO2 atmosférico unos dos años después de la erupción.

Zhang afirma: "Creemos que la erupción del Hunga Tonga podría tener un efecto similar".