sábado, marzo 07, 2009

Hierro masticable

Nuevas claves sobre el ciclo del hierro en los océanos de nuestro mundo

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A lo largo de las dos últimas décadas, el ciclo del hierro en los océanos ha sido un área de investigación intensiva. Los oceanógrafos pasan mucho tiempo estudiando lo que ha sido afectuosamente llamado “efecto Geritol” desde que se descubrió que la carencia de hierro es una de las razones por las cuales el fitoplancton crece lánguidamente en las aguas superficiales más ricas en nutrientes. Al igual que los humanos, a veces el océano necesita una dosis de hierro para funcionar más efectivamente.

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El equipo de investigación recogió partículas hidrotermales en la chimenea de Tica en la elevación del Pacifico oriental utilizando trampas sedimentarias en el lecho marino.

© Woods Hole Oceanographic Institution

Es un hecho bien conocido que las chimeneas hidrotermales que cubren las cordilleras centro-oceánicas son una fuente importante de hierro en el océano. Los fluidos de las chimeneas contienen aproximadamente un millón de veces más hierro que el agua oceánica común. Pero siempre se ha creído que el hierro que surge de las chimeneas hidrotermales inmediatamente forma partículas mineralizadas cuando se mezcla con el agua del mar. Esta forma de hierro tiene para el océano el mismo valor que tendría masticar un clavo herrumbroso para un paciente con anemia.

En un nuevo artículo publicado en Nature Geoscience, Brandy Toner y sus colegas informan sobre el descubrimiento inesperado de que el hielo expulsado por las chimeneas hidrotermales permanece en una forma que apetece a los organismos marinos. Toner era una estudiante post-doctoral de la NASA en el Instituto Oceanográfico Woods Hole (WHOI = Woods Hole Oceanographic Institution) cuando este trabajo comenzó, pero desde entonces ha alcanzado una posición como profesora asistente del química ambiental en la universidad de Minnesota.

Dice Toner: “El hierro no se comporta como habíamos supuesto en los penachos hidrotermales. Parte del hierro del fluido hidrotermal se adhiere a materia orgánica particular y parece ser protegido de los procesos de oxidación”. En otras palabras, la interacción entre el hierro y el carbono en el fluido de las chimeneas actúa como un agente anticorrosivo.

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Los fluidos de las chimeneas hidrotermales contiene un millón de veces más hierro que el agua oceánica común, y un poco de ese hierro permanece en una forma útil para los organismos marinos.

© Woods Hole Oceanographic Institution

El hecho de que el carbono sea un jugador clave en el proceso aumenta la intriga. El co-autor de Toner Chris German, científico principal en el Departamento de Geología y Geofísica en el WHOI, explica: “De modo que la pregunta es, ¿qué son estos compuestos orgánicos? ¿Son acaso compuestos orgánicos como los aceites y las breas, o son en realidad el tejido de la vida? El trabajo de Brandy no significa que estos compuestos (de hierro y carbono) estén definitivamente vida. Pero esto es, posiblemente, un arma humeante”. Un arma humeante que podría conectar lo que tradicionalmente ha sido considerado un proceso completamente inorgánico, la conducción hidrotermal, con el ciclo global del carbono.

Un nuevo instrumento y una utilización única de ese instrumento impulsaron este trabajo removedor. Toner y sus co-autores recogieron partículas hidrotermales de la chimenea Tica en la elevación del Pacífico oriental utilizando trampas sedimentarias. Toner analizó las partículas en el sincrotrón avanzado de fuente de luz del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. Utilizando haces focalizados de rayos-X, Toner creó mapas elementales de las partículas en escalas micrométricas y nanométricas. “Según nuestro conocimiento”, dice Toner, “es la primera vez que se ha utilizado un peine fino como este para observar los sistemas de los penachos hidrotermales”.

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Monitoreando por satélite el color de la luz reflejada los científicos pueden determinar la efectividad de la fotosíntesis de las plantas. La medición de la fotosíntesis es esencialmente una medición de la capacidad de crecimiento, y el crecimiento es un uso efectivo del carbono ambiental. El algunas áreas del océano, el crecimiento limitado puede corresponderse con una carencia de hierro utilizable.

© NASA

El cuidadoso mapeado de Toner reveló la estructura detallada de los sedimentos hidrotermales. Ella compara la forma de las partículas con una gelatina pegajosa con trozos de frutas en su interior. Su análisis demostró que la parte gelatinosa es una matriz compleja de compuestos de carbono. La espectroscopía de rayos-X de la gelatina reveló inesperadamente que es una forma de hierro conocida como “hierro (II)”, un regalo delicioso para los organismos oceánicos hambrientos de hierro.

La forma exacta en que las partículas de carbono cargadas de hierro (II) podrían interactuar con la red alimenticia oceánica está todavía por determinarse. La co-autora Katrina Edwards, que estaba en el WHOI cuando comenzó la investigación pero que desde entonces se ha trasladado a la universidad de California del sur, está estudiando procesos microbiológicos asociados con las partículas hidrotermales. German y los otros co-autores en el WHOI están descifrando los detalles del ciclo químico en los mismos materiales de los penachos. Toner está investigando la distribución global y la magnitud del fenómeno.

Una cosa es segura: el trabajo de Toner se enfrenta a los paradigmas actuales tanto sobre el hierro como sobre los ciclos del carbono en el océano. Dice German, “este artículo abre toda una nueva línea de investigación y presenta un nuevo conjunto de preguntas sobre las que nadie pensaba hasta ahora que tenía que preocuparse. Un poco de trabajo con una diminuta escala nanométrica nos puede obligar a realizar preguntas de significado global”. Este tipo de investigación puede ser cualquier cosa menos algo oxidado.


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Artículo original: “Chewable Iron”
Fecha: Febrero 27, 2009
Enlace con el artículo original:
aquí
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