Descuidar la alcalinidad orgánica introduce un error mayor que asumir relaciones boro-salinidad en cálculos del sistema de carbono de la salmuera del hielo marino ártico

Por qué importan los ingredientes diminutos en el hielo marino

El Océano Ártico es una de las rutas más activas del planeta para extraer dióxido de carbono (CO2) del aire, y el hielo marino desempeña un papel sorprendentemente activo en ese proceso. Los científicos suelen describir este comportamiento mediante una medida química llamada alcalinidad, que refleja la capacidad del agua de mar para tamponer ácidos y retener carbono. Tradicionalmente se ha supuesto que esta medida está controlada casi en su totalidad por sales y minerales disueltos simples. Este estudio muestra que en el hielo marino ártico, una pequeña fracción de la alcalinidad vinculada a materia orgánica, a menudo pasada por alto, puede sesgar silenciosamente nuestras estimaciones de cuánto CO2 absorbe realmente el sistema hielo–océano.

Agua salada, océanos helados y orgánicos ocultos

Cuando el agua de mar se congela, se forman cristales de hielo puro que expulsan un líquido salino llamado salmuera hacia canales estrechos dentro del hielo. Estos bolsillos de salmuera atrapan no solo sal sino también materia orgánica disuelta: compuestos complejos ricos en carbono procedentes de plantas microscópicas, bacterias y ríos que desembocan en el Ártico. Trabajos previos sugerían que tales orgánicos podrían influir ligeramente en la alcalinidad en algunos mares costeros, pero su papel en el hielo marino polar estaba mal documentado. Al mismo tiempo, otro componente de la química del agua de mar, el boro, a menudo se estima a partir de la salinidad, aunque a veces puede desviarse de esa regla. Los autores se propusieron medir directamente tanto las contribuciones orgánicas como el boro en el hielo marino del extremo este del Ártico y en aguas cercanas para ver qué fuente de incertidumbre importa más para los cálculos de CO2.

Qué muestreó la expedición en el hielo

Durante una campaña de investigación en 2023 en el estrecho de Fram y el Ártico central, el equipo recogió 140 muestras de nieve, testigos de hielo marino, agua superficiales aguachentas, salmuera de agujeros en el hielo y agua por debajo y entre los floes de hielo. Midieron el carbono orgánico disuelto (COD) para cuantificar la materia orgánica presente, y luego usaron una técnica especializada de retro-titulación para cuantificar cuánta parte de la alcalinidad total correspondía en realidad a alcalinidad orgánica. En un subconjunto de muestras también dispusieron de medidas precisas de pH, carbono inorgánico disuelto y boro, lo que les permitió probar cómo cambiarían los parámetros clave del sistema de carbono—como la presión parcial de CO2 (pCO2) y la tendencia a la disolución o formación de minerales de carbonato de calcio—al incluir u omitir los orgánicos y el boro medido.

Alcalinidad orgánica: fracción pequeña, gran efecto

Las muestras de salmuera destacaron como puntos calientes de tanto COD como alcalinidad orgánica. En promedio, los orgánicos contribuyeron solo alrededor de 0,1–1,0% de la alcalinidad total—aparentemente una fracción diminuta—pero esto fue suficiente para desplazar de forma notable la química del carbono calculada. La proporción de alcalinidad orgánica respecto al COD coincidió con valores observados en otros mares ricos en orgánicos e influenciados por hielo, como el Báltico, lo que sugiere un comportamiento globalmente similar de estos compuestos en regiones muy diferentes. Cuando los investigadores corrigieron la alcalinidad para eliminar la porción orgánica y recalcularon los parámetros carbónicos, la pCO2 calculada en la salmuera aumentó hasta 84 microatmósferas, mientras que el estado de saturación para minerales de carbonato de calcio (importante para organismos formadores de conchas) descendió hasta 0,2–0,3 unidades. En otras palabras, la salmuera parecía menos favorable para formar minerales y más cargada de CO2 de lo que indicaban los cálculos estándar.

Boro frente a orgánicos: ¿qué incertidumbre importa más?

Dado que trabajos anteriores en la misma zona mostraron que el boro no siempre sigue su vínculo habitual con la salinidad, el equipo comparó dos tipos de error cara a cara: usar una relación boro–salinidad estándar frente a boro medido, e incluir frente a omitir la alcalinidad orgánica. Ejecutaron casos de modelo en los que cambiaron solo el boro, solo los orgánicos o ambos, partiendo siempre de las mismas mediciones de carbono inorgánico disuelto y alcalinidad. Las desviaciones causadas por usar la asunción estándar sobre el boro fueron modestas: la pCO2 se desplazó como máximo unos 5 microatmósferas, y los cambios en pH y saturación mineral fueron pequeños. En contraste, ignorar la alcalinidad orgánica subestimó sistemáticamente la pCO2 (haciendo que el agua pareciera más proclive a absorber CO2 del aire) y sobrestimó la saturación mineral. Cuando compararon diferentes formas de calcular la pCO2 a partir de las mismas muestras, la mejor concordancia se obtuvo con los métodos que incluían explícitamente la alcalinidad orgánica, lo que subraya que incluso pequeñas contribuciones orgánicas mejoran la coherencia interna.

Qué implica esto para la captura de CO2 en el Ártico

El estudio concluye que en la salmuera del hielo marino ártico y en las aguas justo debajo del hielo, ignorar la alcalinidad orgánica introduce errores mucho mayores en los cálculos del sistema de carbonatos que asumir que el boro sigue su relación habitual con la salinidad. Dado que la mayoría de las evaluaciones pasadas del intercambio de CO2 en estas regiones se han basado en cálculos con alcalinidad que omiten los orgánicos, probablemente sobreestiman cuánto reduce el hielo marino y las aguas bajo el hielo el CO2 atmosférico, especialmente durante el deshielo primaveral cuando se libera salmuera rica en orgánicos. Los autores sostienen que las futuras campañas polares deberían medir un pH muy preciso o medir directamente la alcalinidad orgánica—y al menos registrar el carbono orgánico disuelto como indicador—para mejor acotar los presupuestos de carbono árticos y las predicciones de acidificación oceánica.

Cita: Rush, S., Lee, CH., Lee, K. et al. Neglecting organic alkalinity introduces greater error than assuming boron to salinity ratios in Arctic sea ice brine carbonate system calculations. Sci Rep 16, 9393 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39719-6

Palabras clave: hielo marino ártico, alcalinidad orgánica, captura de dióxido de carbono, carbono orgánico disuelto, química del carbono inorgánico