Ciencias de la Tierra

Ensenada, Baja California, México, 10 de febrero de 2012.
 
La revista Science en su edición del 10 de febrero, publica un artículo sobre cómo pudo generarse un mapa en tres dimensiones hecho con láser, que muestra las deformaciones y cambios del relieve -en una escala de pocos centímetros- ocurridos después de un terremoto, y cuya importancia radica en que se trata de la primera ocasión en que pudo contrastarse una perspectiva de antes y después del sismo, utilizando una tecnología denominada de alcance y detección luminosa (Light Detection and Ranging -LIDAR-) aerotransportada.

El trabajo de investigación se centra en la zona de ruptura del terremoto de magnitud 7.2 ocurrido el 4 de abril de 2010 cerca de Mexicali, Baja California, en la zona conocida como Cucapah-El Mayor, y en el que colaboraron tres académicos del CICESE y un estudiante de posgrado, todos de la División de Ciencias de la Tierra, como parte de un grupo integrado por científicos de Estados Unidos, China y México.

El artículo “Near-Field Deformation from the El Mayor–Cucapah Earthquake Revealed by Differential LIDAR” tiene como primer autor a Michael E. Oskin, investigador del Departamento de Geología de la Universidad de California en Davis, y está publicado en el volumen 335, número 6069 (páginas 702 a 705) de Science, una de las revistas científicas más prestigiadas a nivel mundial, del 10 de febrero de este año.

En él figuran como coautores Alejandro Hinojosa Corona, John Fletcher (técnico académico e investigador, respectivamente, del Departamento de Geología del CICESE), Javier González (investigador de Sismología) y Orlando José Terán, estudiante de doctorado.

Alejandro Hinojosa explicó que “la Tierra ‘sólida’ está en continua transformación; la mayoría de estos procesos ocurren a velocidades muy lentas para apreciarse por cualquier humano en su ciclo de vida.
Incluso en temblores fuertes es difícil cuantificar las deformaciones en el relieve, si no tenemos una perspectiva objetiva de antes y otra después del evento.”

En este caso, el temblor de magnitud 7.2 generó una ruptura de 120 kilómetros de longitud desde la desembocadura del río Colorado hasta la frontera con Estados Unidos, a lo largo de la sierra Cucapá, sobre un sistema de fallas relativamente menor.

Científicos de Estados Unidos tienen tiempo preparándose para estudiar los efectos de un gran temblor por medio de la tecnología LIDAR, y han “mapeado” sistemáticamente el sistema de fallas San Andrés, desde la frontera con México hasta San Francisco.

Los equipos LIDAR aerotransportados emiten y reciben secuencias continuas de pulsos láser y los dirigen al suelo, con una densidad de 9 hasta 18 puntos por metro cuadrado. Esta tecnología permite conocer la distancia entre el emisor y el reflector, y posiciona este punto en tres dimensiones. De esta manera, durante un vuelo se generan densas nubes de puntos 3D, permitiendo reconstruir con increíble fidelidad la sinuosidad del terreno. Así, sobrevolar un área con un equipo LIDAR equivale a “escanear” con un torrente de luz la topografía de la superficie.

La comparación con el “antes” en esta zona se logró gracias a que el Instituto Nacional de Geografía y Estadística (INEGI) había realizado ahí en 2006 un levantamiento LIDAR, estableciendo la primera oportunidad para mapear por LIDAR diferencial (antes-después) los efectos de un gran temblor.

Para el “después”, el equipo científico trabajó con el Centro Nacional de Mapeo Láser Aéreo (NCALM, por sus siglas en inglés) y en agosto de 2010, cuatro meses después del sismo, realizaron el levantamiento aéreo LIDAR cubriendo un área de 370 kilometros cuadrados en esa misma región.

Además, como señala el propio Michael Oskin, John Fletcher y Orlando Terán realizaron un recorrido de campo en la zona de ruptura, tanto a pie como sobrevolando en helicóptero, que sirvió para guiar el reconocimiento aéreo LIDAR y para ayudar en la interpretación de los resultados.

En el campo, agregó, algunas características como el escarpe de metro y medio que dejó una ladera al desplazarse abruptamente, son fácilmente visibles. Pero el reconocimiento LIDAR revela otras características que no fácilmente se pueden apreciar desde el nivel de suelo. Por ejemplo, las fallas que corren bajo campos agrícolas en las planicies de inundación del río Colorado.

El reconocimiento también revela la deformación alrededor del sistema de pequeñas fallas que provocaron el sismo; hacer estas mediciones proporciona nuevas claves para entender cómo ocurren esos terremotos, aseguró el investigador.

El trabajo publicado es resultado de investigaciones financiadas por instituciones de Estados Unidos: la National Science Foundation (NSF), el Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS), la NASA, y México: el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT).

Ensenada, Baja California, México, 27 de enero de 2012. A partir del primero de febrero, el Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE) abrirá la convocatoria dirigida a egresados de licenciatura e ingenierías que quieran incorporarse, a partir de septiembre de 2012, como estudiantes en alguno de los 19 programas de maestría y doctorado que ofrece, de los cuales cuatro han alcanzado el nivel de competencia internacional dentro del Padrón Nacional de Posgrados de Calidad (PNPC) SEP-CONACYT.
En esta convocatoria se estarán ofertando los 18 programas de maestría y doctorado cuyo grado otorga el CICESE: Óptica (óptica física y optoelectrónica); Acuicultura; Ecología Marina; Ciencias de la Vida (biotecnología marina, microbiología y biología ambiental);  Oceanografía Física; Ciencias de la Tierra (geociencias ambientales, geología, geofísica aplicada y sismología); Ciencias de la Computación; Electrónica y Telecomunicaciones (instrumentación y control, altas frecuencias y telecomunicaciones), y Física de Materiales (en conjunto con la UNAM). Además, incluye la Maestría en Administración Integral del Ambiente (MAIA), un programa interinstitucional que tiene El Colegio de la Frontera Norte (COLEF) con el CICESE.

Como cada año, además de ofrecer excelencia académica, el CICESE otorga becas a todos los estudiantes, ya que sus programas de posgrado están registrados en el Programa Nacional de Posgrados de Calidad (PNPC) SEP-CONACYT, lo cual garantiza el apoyo de becas y la calidad de los mismos.  Al respecto, el Dr. David Covarrubias Rosales, director de Estudios de Posgrado (DEP) del CICESE, anunció la incorporación de dos posgrados más al registro de programas con nivel de competencia internacional con que cuenta la institución.
Se trata de la maestría en Oceanografía Física y el doctorado en Óptica, que recientemente fueron evaluados positivamente en la pasada convocatoria del PNPC y obtuvieron, en consecuencia, su promoción.
Así, el CICESE suma ya cuatro programas en este nivel de excelencia, pues se contaba con el registro de la maestría en Óptica y de la propia MAIA.
A criterio del Dr. Covarrubias, el poder ofertar posgrados de competencia internacional significa para el CICESE mayor prestigio, más visibilidad y la posibilidad de competir en condiciones más favorables ante otras instituciones nacionales y extranjeras que ofertan estudios en las mismas áreas.
Señaló, por otro lado, que el último examen de admisión en Ensenada (CICESE) será el 18 mayo.
La convocatoria cierra el 15 de junio y las inscripciones para nuevo ingreso serán los días 20 y 21 de agosto, para iniciar clases el 27 de agosto.
Los interesados deberán contar con un título de licenciatura o maestría según sea el nivel al que solicita ingreso; un promedio mínimo de 80/100 o su equivalente para maestría y 85/100 para doctorado; presentar examen de ingreso PAEP (maestría y doctorado); presentar examen TOEFL (doctorado); completar la solicitud de admisión en línea y anexar documentación requerida.
Para mayores informes, los interesados podrán consultar la convocatoria que será publicada en la página: posgrado.cicese.mx

Los combustibles fósiles han permitido un avance espectacular en todas las áreas de desarrollo en los últimos 150 años: economía, nivel de  vida, ciencia, tecnología, transportación, etcétera. Sin embargo, son un recurso finito.
Como sociedad humana, tenemos poco tiempo para realizar la transición hacia una economía que no dependa tanto del petróleo, recurso que se ha agotado en sus formas fáciles de extracción. Es urgente enfrentar esta realidad -que no es placentera- y ver el problema. El resolverlo llevará a tener una transición que maximice las potencialidades de desarrollo y no desestabilice de manera drástica la economía mundial.
El Dr. Luca Ferrari, jefe del Departamento de Geología Regional en el Instituto de Geología de la UNAM, al impartir dos seminarios en el CICESE abordando la historia, el presente y futuro de las energías usadas por el ser humano para su desarrollo y transformación, hizo un análisis exhaustivo sobre el futuro de las energías disponibles para la humanidad y su relación con la economía mundial.
El Dr. Luca Ferrari fue invitado por la Dra. Margarita López, responsable del laboratorio de geocronología de la División de Ciencias de la Tierra del CICESE -con quien ha colaborado durante años- y, de entrada, estableció que un ajuste como el planteado puede llevar décadas hasta su adopción, pues esta transición requiere de políticas publicas y de acciones en las que cada persona puede contribuir, por ejemplo, utilizando menos el automóvil, comprar más productos que no involucren tanto consumo de combustibles para su traslado y preservación, o instalar en casa calentadores de agua solar, acciones que, además, ayudan a la economía local y familiar.
La visión critica del sector energético y académico, gente que ha trabajado en la industria petrolera, geólogos, ingenieros que saben cuáles son los recursos con los que contamos y las dificultades para producirlos, también han analizado que sustituir el petróleo con energías  renovables no es cosa trivial. La conclusión a la que llega este gremio es que resulta prácticamente imposible sostener el ritmo de consumo energético actual utilizando sólo fuentes renovables. Pero la solución no es fácil, ya que se requiere un cambio estructural de la economía y de los estilos de vida que tenemos actualmente.

Correlación directa entre economía, energía y emisiones de CO2

Ya en los años setenta hubo dos choques petroleros del precio por razones geopolíticas, en 1973 y 1979. Sin embargo, después, en los años ochenta, se descubrieron los últimos grandes campos, por ejemplo en el Mar del Norte, en Alaska. Así, el petróleo regresó a precios relativamente bajos de 20 dólares por barril. Pero durante la década pasada, se incrementó el precio hasta llegar en 2008 a 138 dólares el barril. Eso provoco la recesión de 2008-2009; luego bajó el precio nuevamente hasta hoy día, donde estamos en poco más de 100 dólares por barril.

En la curva de crecimiento de la población mundial se observa que hasta que la sociedad humana no tuvo acceso a los combustibles fósiles se mantuvo algo constante. Desde que se usa carbón y hay acceso al petróleo ha habido un crecimiento exponencial de la población,  llegando hoy día a 7 mil millones de habitantes en el planeta. Con una tasa de duplicación muy alta; la población se incremento 14 veces desde la revolución industrial y siete veces desde que usamos petróleo.

El petróleo existirá probablemente por muchas décadas en el planeta. Sin embargo, hemos usado la primera mitad. Este es el crudo de mejor calidad, más fácil de extraer y menos costoso, es decir, el que genera mayor ganancia.

Conclusiones

Las conclusiones a las que llega el Dr. Luca Ferrari son que la reducción del consumo energético es muy necesaria y se requiere un cambio de paradigma. Ponerse de acuerdo respecto a una mejor distribución de los recursos planetarios para todas las sociedades humanas por igual. Se necesita una nueva visión de los economistas respecto a que la economía debe crecer de manera infinita. Respecto a México, ya se requiere un planteamiento sólido hacia la transición energética y nuestro país requiere invertir en fuentes renovables. La conclusión principal es que resulta imposible sostener el ritmo de consumo actual con las energías no renovables solamente, se necesita un decrecimiento ordenado, propuestas de energías renovables sustentables y una mejor distribución de los recursos.

Ensenada, Baja California, México, 30 de diciembre de 2011. Las responsabilidades de los investigadores en materia de cambio climático se incrementan por el aumento de retos que devienen por la transformación natural del planeta, y la transformación que genera la especie dominante: nosotros, los seres humanos. El ciclo del carbono es una trama que conecta tierra-océanos-vida-humanos.

Citando a Roger Revelle, quien afirmó: “Los humanos estamos realizando el experimento geofísico más grande de la historia del planeta, en donde en unos cuantos siglos, quemando los combustibles fósiles, estamos regresando a la atmósfera el carbono almacenado en los sedimentos por millones de años”, el Dr. Rubén Lara Lara, investigador del Departamento de Oceanología Biológica del CICESE, retomó y analizó dicha afirmación durante un curso de ciclos biogeoquímicos celebrado en este centro de investigación.

¿Por qué y para qué medir flujos? Porque de ello depende la existencia de la vida y de nuestra continuidad en el planeta como las conocemos en la actualidad. Profundizar en el conocimiento de los elementos carbono, nitrógeno, fósforo, sílice, hierro y más redundará en una mejor toma de decisiones para el bienestar humano y de las demás especies en el planeta. También está relacionado con la comprensión del cambio climático global, de los procesos en los ecosistemas, de los servicios ambientales, de la provisión y producción de alimentos, ropas, casas, biocombustibles, medicamentos y más. En suma, es un tema de enorme relevancia que compete, no sólo a los científicos sino a tomadores de decisiones y a la sociedad en general.

Varios de los ciclos y procesos biogeoquímicos van más rápido que los avances tecnológicos y científicos para comprenderlos con una  visión global, ya que, recordemos, nuestro planeta vibrante es dinámico y siempre será así, con o sin nuestra presencia y participación. El planeta enfrenta un nuevo paradigma con la acción antropogénica acumulada, por años, de los ahora siete mil millones de habitantes, con sus necesidades y consecuente transformación ambiental correspondientes. El Dr. Lara afirma que se requiere un equilibrio entre las  necesidades y satisfacciones sociales humanas y la dinámica ecológica del planeta.

Paso a paso los ciclos biogeoquímicos marinos

Durante el Curso sobre los ciclos biogeoquímicos marinos: impactos de los cambios globales y a escala regional en los ecosistemas de México, que se llevó a cabo en el CICESE del 5 al 9 de diciembre de 2011, con la participación de investigadores y estudiantes del CICESE, UABC, UABCS, UCOL, UMAR, CINVESTAV, UV, CIIDIR y CICIMAR, los científicos expusieron el nivel de conocimiento actual en el mundo y en México en estos temas, enfatizando en la frontera del conocimiento por develar, las oportunidades de nuevas investigaciones y su paso urgente a políticas de carácter público, para la toma de decisiones asertivas en nuestro país.

Para comprender paso a paso los ciclos biogeoquímicos y su dinámica, el Dr. Saúl Álvarez Borrego, investigador del Departamento de Ecología Marina del CICESE, se refirió a la circulación oceánica, la física del océano y su circulación termohalina. En oceanografía física, se conoce como circulación termohalina (CTH) o, metafóricamente, cinta transportadora oceánica, a una parte de la circulación oceánica a gran escala que es determinada por los gradientes de densidad globales producto del calor en la superficie y los flujos de agua de mar y dulce.

La CTH es muy importante, continuó el investigador, por su significativa participación en el flujo neto de calor y masas de agua renovadas de la profundidad a la superficie, desde las regiones tropicales hacia las polares, y su influencia sobre el clima terrestre. La historia de las corrientes oceánicas comienza con el agua superficial hundiéndose en invierno, para formar la masa profunda de agua del Atlántico Norte, que debido a alta salinidad y baja temperatura se hunde entre dos y tres kilómetros, llenando todas la cuencas de los océanos: Índico, Atlántico, Pacífico, Antártico y Ártico, describió el Dr. Álvarez Borrego.

Finalmente, en la parte norte de los océanos Índico y Pacífico se lleva a cabo una gran surgencia oceánica que acarrea esa agua hacia la superficie. En estas zonas hay una gran precipitación pluvial (lluvia), el agua se hace mucho menos salada, fluye superficialmente para terminar en la corriente del Golfo de México como agua caliente y salada, con lo cual se cierra el ciclo, pero reinicia una y otra vez.

El agua del Atlántico es muy joven, tiene décadas de existencia, mientras que la del Pacífico nororiente contiene aguas de más de un milenio de antigüedad. Las aguas más profundas de todas las cuencas de los océanos son jóvenes, se renuevan muy rápido, están más aireadas, tienen mayor concentración de oxígeno. A diferencia, las aguas intermedias son pobres en oxígeno, lentas y más viejas, producto de las convergencias antártica y subártica. Este conocimiento lleva a la comprensión de los gradientes de oxígeno en las columnas de agua marina. En el Océano Pacífico hay menos oxígeno que en las aguas enriquecidas del vital gas en el Atlántico. Sin embargo, las aguas superficiales del Pacífico tienen buenas concentraciones de oxígeno debido al contacto con la atmósfera y la aireación directa. En el Atlántico, por el contrario, a profundidad hay más altos valores de oxígeno que en la superficie y eso se debe a que hay agua caliente superficial, lo cual se observa claramente en el Golfo de México y el Caribe.
Conectando este conocimiento con la respiración que nosotros y muchos otros seres vivos realizan, cuando se consume oxígeno y se libera bióxido de carbono (CO2), se observa que el agua más nueva del Atlántico tiene menos CO2, y la del Pacífico posee más concentración de CO2, es decir, mayor efecto acumulado de la respiración.

El Dr. Álvarez Borrego compartió que los nutrientes cuentan una historia similar a la del CO2. Por nutrientes marinos se refiere a las concentraciones de nitrato, fosfato y silicato, entre otros, traza importantes para la vida. Para el océano Atlántico hay menores concentraciones de nutrientes que para los océanos Índico y Pacífico. Por tanto, el Atlántico es rico en oxígeno y pobre en dióxido de carbono y nutrientes con relación al Pacífico.

Este conocimiento depende de la escala de tiempo. Se habla de ciclos cuando le da la vuelta (repite) y se ubica en décadas, siglos y a pocos milenios. Se habla de procesos en un solo sentido, cuando se ubica en millones, centenas y miles de millones de años.

La atmósfera terrestre cuenta la historia del planeta y de la vida

Los principales gases que componen la atmósfera son el nitrógeno (79%) y el oxígeno (21%), pero en el origen de nuestro planeta no existían esos gases. Cuando la corteza terrestre se empezó a solidificar, hubo mucha actividad volcánica, que liberó vapor de agua, CO2 y amoniaco a la atmósfera incipiente de la Tierra. Al aparecer los microorganismos autótrofos (productores de su propio alimento) empezaron a liberar oxígeno que actuó sobre el amoniaco y así se empezó a formar nitrógeno inerte N2. En esas incipientes aguas se estaba gestando la mayor riqueza de biodiversidad que albergaría nuestro planeta azul.

La historia que nos revelan los ciclos biogeoquímicos es la historia de nuestro planeta y su conexión con la vida, incluida la de los seres humanos. Por ello, su relevante importancia no sólo para la comprensión de los sistemas acuáticos y terrestres, sino para las decisiones que lleven a este planeta a conservar nuestra propia historia en él.
Esta historia de los ciclos biogeoquímicos continuará…