Isòtops i temperatures

Ice_core.JPG Els qui ni són aficionats a l’alpinisme acostumen a pensar, erròniament, que la gràcia d’una escalada o d’una ascensió és concentra al moment de fer el cim. La sensació de triomf, les vistes fantàstiques, l’eufòria de la victòria és el que justifica l’esforç realitzat. Però en realitat, el millor és l’ascensió en si mateixa, el sentiment d’anar superant obstacles, sentir l’esforç que realitza el cos, assaborir tots i cada un dels moments del camí és el que li dona sentit al muntanyisme. De vegades arribar al cim és decebedor perquè indica que ja no queda cap repte per superar. Un error, ja que queda tota la baixada, però això ja és una altra història.

Doncs amb la ciència, sovint tinc la mateixa sensació. El resultat final de l’experiment pot ser fantàstic. El coneixement nou que ens aporta pot ser espectacular, però el que aprecio moltes vegades són les estratègies que han fet servir per aconseguir-ho. L’enginy d’aprofitar eines de disciplines científiques ben diferents per resoldre un problema concret.

Un bon exemple el trobo en els estudis de climatologia. Podem trobar gràfiques amb les dades de temperatura de fa anys, segles i fins i tot mil·lenis. Com coi esbrines la temperatura que feia quan encara no hi havia ningú per mesurar-la?

Doncs un bon sistema és l’anàlisi dels nuclis de gel dels casquets polars o de les geleres. La idea és senzilla. El gel es va formant per acumulació de neu a la part de sobre. En les zones més fredes del planeta, la neu no es desfà i cada any se n’acumula una nova capa que tapa la neu de sota i la compacta per la pressió que exerceix el pes de les noves capes de neu que es van acumulant.

Quan els investigadors foraden el gel i extreuen una mostra vertical, el que tenen és un seguit de capes de gel corresponents a diferents anys. Molt similar a mirar els estrats de les muntanyes però amb algun detall que cal tenir en compte. El gel anirà quedant cada vegada més compactat ja que cada vegada tindrà més pes a sobre. I com que el gel no és tan rígid com les roques, de vegades és difícil treballar amb les capes més inferiors, les més antigues,  ja que s’han comprimit tant que no es pot diferenciar unes de les altres. Això dependrà de la quantitat de neu que caigui en cada zona en concret.

També cal aprofitar marques que queden i que permeten datar amb precisió les diferent capes. Una erupció com la del Krakatoa, l’any 1883, va escampar una capa de cendra per tot el planeta que es pot identificar en el gel i que permet datar aquella capa amb seguretat.

Però, i la temperatura? Doncs la gràcia és que el gel és fet per la neu que va caure, que no deixa de ser aigua que un bon dia es va evaporar del mar i va formar els núvols. L’aigua és feta per una molècula d’oxigen i dues de hidrogen. Per això la formula H2O. Però el cas és que hi ha diferents isòtops de l’oxigen i del hidrogen. I tots poden formar aigua.

En el cas de l’oxigen tenim l’oxigen 16, el més habitual, i l’oxigen 18, que  només representa el 0.2% del total i que pesa més que l’oxigen 16. El motiu és que el oxigen 18 té dos neutrons més al seu nucli. Sembla poca cosa, però això fa que a l’hora d’evaporar-se, li costi una mica més a l’aigua feta amb oxigen 18. La molècula pesa més i per tant necessita més energia per passar a estat de gas. Més energia vol dir més temperatura, de manera que si analitzem l’aigua evaporada, trobarem més aigua que contingui l’oxigen 18 com més gran sigui la temperatura que va causar l’evaporació.

Aquesta aigua serà la que es gelarà, caurà en forma de neu i es quedarà congelada al casquet polar fins que nosaltres arribem milers d’anys després per analitzar-la. Mesurant amb precisió les quantitats dels dos isòtops de l’oxigen podem tenir una idea aproximada de quina era la temperatura dels mars de la Terra en aquella època. Com més càlid fos el clima, més oxigen 18 hi haurà al gel corresponent a aquell període.

Com sempre, no es fa servir un únic mètode, que pot tenir errors sinó que es calcula amb diferents sistemes. Per exemple, la proporció dels isòtops del hidrogen també  serveix.

Al final, el que fan és contar el nombre de neutrons dels àtoms d’oxigen del gel… i d’això en calculem la temperatura que feia fa milers d’anys. El resultat final és interessantíssim, però el camí per aconseguir-ho és una passada!

5 comentaris

  • Júlia

    24/04/2012 12:31

    Uau! Interessantíssim!!

  • Daniel Closa

    24/04/2012 9:33

    Carquinyol. Ah! La autèntica saviesa és triar bé els camins… i rectificar per triar camins nous quan el que portes no serveix.

    david. El carboni 14, el potasi/argó… L’ús dels isótops per explorar el passat és una filigrana de la imaginació. Fins i tot se n’han fet servir per demostar que les constants de l’Univers són efectivament constants (uf. Aixó mereixerà un post)

    Esther. Ui si. De mètodes n’hi ha un grapat i certament no n’hi ha cap de ideal. per això cal fer-ne servir uns quants de diferents i mirar si donen resultats compatibles o no.

  • Esther

    24/04/2012 8:51

    I quan els mètodes es basen també amb presencia d’organismes “detectors”?
    Els foraminífers tenen un gran interès en estudis estratigràfics i s’utilitzen per a la datació de sediments i també com a indicadors paleoecològics, o les associacions dels cists de resistència d’alguns organismes, com les dinoflagel•lades …
    Ara que quan existeixen tants mètodes (pol•len, lípids, cists..) és que no hi ha cap que sigui perfecte……

  • david güell

    24/04/2012 8:37

    Interessantíssim !! de manera similar al C 14 que s’utilitza per comptar anys…..
    i no podria estar més d’acord amb el Carquinyol…

  • Carquinyol

    24/04/2012 8:07

    Et dono tota la raó, sovint el que cal fer es gaudir del camí, ja que és aquest el que et mostra una sèrie de reptes,coneixements i sensacions inigualables.

    Ara bé, no oblidem que també existeixin camins llargs i tortuosos que et poten cap a Itaca, i aquells millor acabar-los el més ràpid possible.