A medida que el aumento del nivel del mar amenaza las zonas costeras, Los científicos están utilizando una técnica emergente de datación nuclear para rastrear los entresijos del flujo de agua.

Florida es conocida por el agua. Entre sus playas, pantanos tormentas y humedad, el estado está empapado. Y debajo de toda su superficie se encuentra el acuífero de agua dulce más grande de la nación.

El acuífero de Floridan produce 1,2 billones de galones de agua cada año, lo que equivale a casi 2 millones de piscinas de tamaño olímpico. Sirve como fuente primaria de agua potable para más de 10 millones de personas y apoya el riego de más de 2 millones de acres. También abastece a miles de lagos, manantiales y humedales, y los entornos que nutren.

"Los datos de unas pocas muestras son ricos en oportunidades, y este estudio demuestra el gran potencial del kriptón-81 en múltiples campos de la geoquímica, "dice el científico del Laboratorio Nacional Argonne, Peter Mueller.

Pero a medida que los glaciares se derriten debido al calentamiento global, El aumento del nivel del mar amenaza esta fuente de agua, y otros acuíferos costeros, con la intrusión de agua salada. Es más crucial que nunca estudiar la historia y el comportamiento del agua en estos acuíferos, y los sistemas de agua dinámicos de Florida lo convierten en un banco de pruebas de primera.

En un estudio dirigido por la Universidad de Chicago, Los científicos aplicaron una técnica de datación desarrollada por físicos nucleares en el Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) que utiliza una versión radiactiva del elemento criptón para estudiar el origen y el flujo de agua dulce y salada en el Acuífero de Florida. Sus hallazgos demuestran la promesa de esta nueva técnica para ayudar a comprender y pronosticar los efectos del cambio climático en los acuíferos costeros. para informar la gestión de los recursos hídricos y revelar información sobre otros procesos geológicos.

Contando criptón

Para estudiar el flujo de agua en el acuífero, los científicos utilizaron el Centro TRACER en Argonne para realizar la datación por radiocriptón. Esta técnica funciona con los mismos principios que la datación por carbono, donde la edad de algo se determina en función de la cantidad de cierto elemento que queda en la muestra. Pero en lugar de carbono, utiliza el isótopo radiactivo kriptón-81.

Una pequeña cantidad de kriptón-81 se produce naturalmente en la atmósfera y puede disolverse en las gotas de agua en las nubes y masas de agua. Una vez que el agua pasa al subsuelo, deja de absorber kriptón-81 de la atmósfera, y lo que queda se transforma lentamente en otros elementos con el paso del tiempo.

Si los científicos pueden averiguar la relación entre el kriptón-81 en el agua y en la atmósfera, pueden calcular cuánto tiempo ha estado bajo tierra.

"Esto es extremadamente desafiante, ", dijo Peter Mueller de la división de física de Argonne." Dado que el kriptón-81 es tan raro, necesita herramientas de medición muy sensibles para detectar la pequeña cantidad dentro de una muestra ".

Solo uno en un millón de átomos en la atmósfera es criptón. Y lo que es más, solo uno en un billón de átomos de criptón es específicamente kriptón-81. Esto deja tan pocos átomos para detectar en una muestra que los científicos los cuentan uno por uno usando una técnica llamada Análisis de trazas de trampas de átomos. desarrollado en Argonne.

El equipo recolectó muestras de ocho pozos del acuífero y extrajo el gas disuelto en el agua. incluido el krypton-81. En el TRACER Center, enviaron el gas por una línea de luz donde seis rayos láser se unen para crear una trampa única para el isótopo de interés (en este caso, criptón-81). Los átomos atrapados aparecen en una cámara, y los científicos pueden contarlos hasta el átomo individual.

Este estudio es la primera aplicación de datación por radiocriptón en el acuífero de Florida.

Hay buenas y malas noticias

Algunas de las muestras contenían 40, Agua salada de 000 años de antigüedad justo antes del último máximo glacial alrededor de los 25, 000 años atrás, cuando gran parte del agua que ahora está en el océano fue capturada en enormes glaciares. Durante este período, el nivel del mar estaba más de 100 metros más bajo de lo que es ahora.

"Debido al calentamiento global, el nivel del mar está subiendo, provocando que el agua de mar eche a perder las fuentes de agua dulce, "dijo Reika Yokochi, profesor de investigación de la Universidad de Chicago y científico principal del estudio. "La presencia de agua moderadamente vieja significa que el agua salada persiste en el acuífero una vez que ingresa. Esta es una mala noticia. Tenemos que minimizar la tasa de esta contaminación".

Si bien las muestras saladas son preocupantes, hay buenas noticias, también. Los científicos confirmaron que el agua en la parte sur del Acuífero Floridano se recargó con agua dulce durante el último período glacial (en algún momento entre el 12, 000 a 115, 000 años atrás), reforzar la comprensión actual de la dinámica del agua dulce.

"También encontramos una muestra con agua dulce relativamente joven, lo cual es una buena noticia para Florida porque significa que el agua fluye activamente y es renovable cerca del centro de Florida, "dijo Yokochi.

Nueva técnica con gran potencial

La datación por radiocriptón es una técnica relativamente nueva, y los científicos recién están comenzando. Esta herramienta tiene un potencial increíble para impulsar el descubrimiento en física, geología y más allá.

Por ejemplo, Los científicos armados con datación por radiocriptón pueden usar el agua de los acuíferos costeros como posibles mensajeros de los cambios en los ciclos del agua y la composición del agua de mar antigua. La técnica también puede proporcionar información sobre el movimiento de elementos a través de los límites tierra-océano, que impacta el dióxido de carbono (CO ₂ ) niveles en la atmósfera.

"A medida que el agua fluye por la superficie o bajo tierra, reacciona con la roca circundante y recoge firmas que cuentan una historia, ", dijo Yokochi." Esta información puede ayudar a mejorar y validar nuestros modelos de los sistemas de la Tierra y el ciclo de los elementos, que están estrechamente vinculados con el clima global ".

La datación por radiocriptón también sirve como complemento de la datación por carbono cuando se realiza en las mismas muestras. Los científicos pueden utilizar los resultados de la datación por radiocriptón para calibrar el análisis de datación por carbono. Una vez corregido, los datos de carbono pueden proporcionar información adicional, especialmente en las velocidades de las reacciones agua-carbonato.

"Cuando tienes una nueva herramienta como esta y la aplicas por primera vez, incluso en un acuífero que se ha estudiado mucho, de repente obtienes una nueva perspectiva y una nueva perspectiva, ", dijo Mueller." Los datos de unas pocas muestras son ricos en oportunidades, y este estudio demuestra el gran potencial del kriptón-81 en múltiples campos de la geoquímica ".