Waterside convection and microbial consumption control the fate of Nord Stream pipeline methane in the Baltic Sea until early winter

El océano no es una bañera estática; es un sistema vivo y que respira, donde capas de agua con diferentes temperaturas y salinidad se apilan unas sobre otras, a menudo negándose a mezclarse. En el mar Báltico, esta estratificación es particularmente fuerte, creando zonas distintas que pueden atrapar gases y productos químicos durante largos períodos. Cuando un gas se filtra en este entorno, su viaje depende enteramente de cómo se desplacen estas capas. En el verano, el agua cálida se asienta sobre el agua fría, actuando como una tapa que mantiene las cosas separadas. Pero a medida que el invierno se acerca y el aire enfría la superficie, esa tapa se rompe. El agua superficial se hunde, agitando las capas superiores y potencialmente arrastrando consigo las sustancias atrapadas. Comprender esta danza física es crucial porque el metano, un potente gas de efecto invernadero liberado desde la corteza terrestre o por la actividad humana, se comporta de manera diferente dependiendo de si permanece cerca de la superficie, si se mezcla en el medio o si se hunde hasta el fondo. Si permanece cerca de la superficie, puede escapar al aire. Si se hunde, podría ser devorado por diminutos microbios que viven en las profundidades oscuras y frías. La cuestión de qué sucede ante una liberación masiva y repentina de metano no trata solo del gas en sí, sino de cómo los ritmos estacionales del océano deciden su destino.

A finales de septiembre de 2022, un evento catastrófico interrumpió este orden natural en el mar Báltico. Unas explosiones rompieron los gasoductos Nord Stream, liberando una cantidad estimada de 496.000 toneladas de metano fósil al medio ambiente. Mientras que los científicos determinaron rápidamente que la gran mayoría de este gas ascendió en forma de burbujas y estalló directamente en la atmósfera, una parte significativa —aproximadamente entre 9.000 y 15.000 toneladas— se disolvió en el agua de mar, atrapada en plumas alrededor de los sitios de la explosión. El misterio crítico que permanecía era qué sucedería con este metano disuelto a medida que las estaciones cambiaban de otoño a invierno. ¿Simplemente flotaría hacia afuera o la estructura cambiante del océano lo movería hacia otro lugar? Para resolver esto, la investigadora Amanda Sellmaier y sus colegas del Instituto Alfred Wegener y la Universidad de Gotemburgo regresaron al sitio dos veces: una en octubre de 2022, pocas semanas después de las fugas, y otra en enero de 2023, tras el inicio del enfriamiento invernal. No solo midieron cuánto metano había allí; utilizaron una huella química única para rastrearlo. El metano de los gasoductos tenía una firma isotópica distinta, lo que significa que sus átomos de carbono eran ligeramente diferentes del metano natural que suele encontrarse en el mar Báltico. Esta diferencia permitió a los científicos distinguir el gas "fósil" del ruido de fondo, trazando eficazmente su camino a través de la columna de agua mientras las estaciones giraban.

Los investigadores descubrieron que el destino del metano dependía enteramente de la profundidad del agua y de la cambiante estabilidad de las capas oceánicas. En las zonas poco profundas, donde la columna de agua es delgada, la historia fue de un escape rápido. Para enero, más del 90 por ciento del metano fósil que había sido detectado en las aguas poco profundas en octubre ya había escapado de regreso a la atmósfera. El constante movimiento del agua superficial, impulsado por el viento y las olas, mantuvo el gas moviéndose hacia arriba hasta que desapareció. Sin embargo, la historia era muy diferente en las partes más profundas del mar. Aquí, el agua seguía estratificada, lo que significa que las capas aún no se habían mezclado por completo. A medida que el aire otoñal enfriaba la superficie, la capa superior de agua comenzaba a hundirse, arrastrando con ella parte del metano fósil atrapado. Este proceso, conocido como convección, mezcló el gas superficial en una capa de agua invernal recién formada, esparciéndolo pero manteniéndolo contenido dentro de la capa superior del océano.

Debajo de esta zona de mezcla, el océano actuó como un tanque de almacenamiento temporal. Había una capa de agua llamada agua intermedia, situada entre la superficie y el fondo profundo. En octubre, esta capa contenía solo puntos pequeños y dispersos del gas filtrado. Para enero, sin embargo, la situación había cambiado. El gas que había estado atrapado en las capas superiores fue empujado hacia abajo, y la capa intermedia se volvió más cargada de metano que el agua de arriba. Sin embargo, la cantidad total de gas en esta capa había disminuido en más del 95 por ciento durante los tres meses. Los científicos determinaron que esta pérdida no se debió a que el gas escapara hacia arriba o se hundiera hacia abajo, ya que las capas superiores e inferiores actuaban como barreras. En su lugar, el gas simplemente se había desplazado lateralmente, transportado por las corrientes oceánicas lejos de los sitios de la explosión y hacia el resto del mar Báltico. Esta capa funcionó como un amortiguador, conteniendo el gas y transportándolo lateralmente sin mezclarse verticalmente.

La transformación más dramática ocurrió en las aguas más profundas, por debajo de la haloclina, donde el contenido de sal crea una barrera permanente a la mezcla. En octubre, los investigadores no pudieron muestrear las zonas más profundas cerca de los sitios de la fuga debido a restricciones de seguridad, pero para enero, pudieron alcanzar estas profundidades. Lo que encontraron fue un milagro químico de consumo. La concentración de metano en estas aguas profundas era sorprendentemente baja, pero el gas restante estaba increíblemente enriquecido con una forma pesada de carbono. Este cambio extremo en la firma química fue la prueba irrefutable de una intensa actividad microbiana. Bacterias diminutas en las aguas profundas y pobres en oxígeno se habían alimentado del metano fósil, comiendo preferentemente los átomos de carbono más ligeros y dejando atrás un depósito de gas fuertmente pesado con el tipo de carbono más pesado. Los datos sugieren que una fracción sustancial del metano que logró hundirse por debajo de la barrera de sal fue casi totalmente consumida por estos microbios durante los meses de invierno.

Este estudio proporciona una imagen clara de cómo un lanzamiento masivo y repentino de gas fósil es procesado por un entorno marino complejo. Muestra que el océano no trata a toda el agua de la misma manera; las zonas poco profundas actúan como respiraderos, liberando el gas al aire, mientras que las aguas profundas y estratificadas actúan como tanques de almacenamiento temporal o corredores de transporte. Lo más importante es que revela que, en los rincones más profundos y aislados del mar, la naturaleza posee un mecanismo poderoso para limpiar el desastre: la oxidación microbiana. Los investigadores observaron que las bacterias en las profundidades del mar Báltico eran capaces de consumir rápidamente el metano atrapado, alterando su identidad química en el proceso. Aunque el destino del gas que se desplazó lateralmente hacia el resto del mar sigue siendo un tema de estudio futuro, la historia local es una de mezcla física y consumo biológico. La huella isotópica distintiva de la fuga de Nord Stream seguirá sirviendo como un trazador, permitiendo a los científicos seguir el rastro del metano fósil restante mientras viaja por el mar Báltico, ofreciendo una lección excepcional y en tiempo real sobre cómo el océano maneja un choque repentino en su sistema.