From green to red: experimental evidence for pigment-driven snow darkening

La nieve no es meramente una manta estática de color blanco; en las regiones polares y de altas montañas, es un paisaje vivo que cambia de color. Cuando la nieve se derrite, a menudo revela una paleta vibrante y cambiante impulsada por la vida microscópica. Entre estos habitantes más significativos se encuentran las algas de la nieve, diminutos organismos que prosperan en condiciones frías y húmedas. Estas algas contienen pigmentos, el mismo tipo de tintes naturales que dan a las plantas su color verde o vuelven rojas las hojas de otoño. En el contexto de la nieve, estos pigmentos hacen más que simplemente teñir el hielo; cambian la forma en que la nieve interactúa con la luz solar. La nieve blanca refleja la mayor parte de la energía del sol hacia el espacio, manteniendo la superficie fría. Cuando la nieve se oscurece, absorbe más calor, lo que acelera el derretimiento. Durante años, los científicos han sabido que las algas de la nieve causan este oscurecimiento, pero una pregunta específica ha permanecido difícil de responder: ¿el oscurecimiento es causado simplemente por tener más algas, o es causado por los colores específicos que producen esas algas? Distinguir entre el mero número de células y la intensidad de su pigmento ha sido casi imposible en la naturaleza, donde el viento, la temperatura y la estructura física de la propia nieve cambian constantemente.

Para resolver este rompecabezas, los investigadores recurrieron a un experimento controlado que aisló la variable del color de la variable de la cantidad. Trabajaron con un tipo específico de alga de la nieve conocida como Haematococcus, que puede existir en diferentes etapas de desarrollo y mostrar diferentes colores. Los científicos recolectaron estas algas y las cultivaron de una manera que les permitiera comparar tres grupos distintos: células de aspecto quístico verdes, células de aspecto quístico naranjas y células de aspecto quístico rojas. Crucialmente, se aseguraron de que el número de células en cada grupo fuera idéntico y que estuvieran en la misma etapa de desarrollo. Esta configuración eliminó la confusión habitual que se encuentra en la naturaleza, donde una mancha de nieve más oscura podría tener simplemente más algas en lugar de algas diferentes. Al utilizar un instrumento especializado que mide la luz a través de todo el espectro visible, el equipo observó cómo cada color de alga reflejaba la luz. Descubrieron que a medida que las células pasaban de ser verdes a naranjas y finalmente rojas, su química interna cambiaba. Las células rojas contenían concentraciones más altas de un pigmento específico llamado astaxantina, mientras que la cantidad del pigmento verde, la clorofila-a, se mantuvo relativamente estable.

Los resultados de esta comparación fueron claros y directos. Cuando los investigadores midieron la luz que rebotaba en las diferentes muestras, vieron una caída dramática en la reflectancia a medida que las algas se volvían más rojas. Comparadas con las células verdes, las células naranjas reflejaban aproximadamente un 30 por ciento menos de luz, y las células rojas reflejaban aproximadamente un 40 por ciento menos. Esta reducción no fue aleatoria; la cantidad total de luz reflejada a través del espectro visible estaba estrechamente vinculada a la cantidad de astaxantina presente. Cuanto más de este pigmento rojo poseían las células, más oscura parecía la nieve para el instrumento. Este hallazgo proporciona la primera prueba experimental directa de que el pigmento en sí mismo es un motor primario del oscurecimiento de la nieve, independientemente de cuántas células estén presentes. Sugiere que en el mundo natural, el color específico de las algas importa tanto como la densidad del florecimiento. Si bien las condiciones de campo a menudo dificultan ver este efecto con claridad debido a las variaciones en la textura de la nieve y otros factores, el experimento confirma que la acumulación de astaxantina es un mecanismo intrínseco que reduce la reflectancia. En consecuencia, al predecir cuánto se derretirá la nieve debido a la actividad biológica, los científicos deben considerar no solo la biomasa de las algas, sino también el estado fisiológico de las células y los pigmentos específicos que están produciendo.