Supererupciones e inviernos volcánicos: ¿cómo sobrevivir a ellos?

Los supervolcanes expulsan inmensos volúmenes de azufre a la atmósfera. Éstos forman una densa bruma y envuelven el planeta en un aerosol oscuro, a veces por años. Durante un invierno volcánico, la capacidad de las plantas para realizar la fotosíntesis disminuye, lo que hace tambalearse la pirámide alimentaria. ¿Cómo puede la humanidad protegerse de los peores efectos de una supererupción? Nuevas formas de cultivar alimentos, por ejemplo, con poca o ninguna luz solar, puede estar entre las respuestas.

Texto: Kathelijne Bonne. Edición en español: Silvia Zuleta Romano.

En el campo de la investigación, la mayor parte de la atención se centra en grandes descubrimientos, como la detección de ondas gravitacionales, la obtención de imágenes de agujeros negros o la edición de genes. Todos ellos son asombrosos, inspiradores y útiles. Pero las grandes catástrofes naturales y sus secuelas también merecen atención, aunque nos den escalofríos.

El 28 de diciembre di una charla en Bélgica sobre el inquieto volcán Campi Flegrei, en el golfo de Nápoles, la magnitud de las erupciones que es capaz de provocar y sobre si volverá a entrar en erupción. Las cenizas de la erupción de la Ignimbrita Campana hace 39.000 años se encontraron en lugares tan lejanos como Groenlandia, y es posible que el desastre provocara el colapso de las poblaciones neandertales en Italia y Europa. Charlar sobre un tema tan inquietante plantea una serie de preguntas: ¿qué ocurriría si se produjera otra mega-erupción de este tipo, en el superpoblado Campi Flegrei (*) o en cualquier otro lugar? ¿Podría la sociedad moderna hacer frente a un invierno volcánico? Y si las cosechas fracasaran a gran escala, ¿cómo repercutiría esto en el ya tambaleante campo geopolítico mundial?

(*) La probabilidad de que se produzca una enorme erupción en Campi Flegrei es mínima. Es más probable una pequeña erupción.

La solución está en la misma línea de lo que ya se puede hacer para enfrentar los efectos del cambio climático, el crecimiento demográfico y la lucha contra el hambre. Por ejemplo, impulsando nuevas formas de alimentar a la humanidad de manera más eficiente, produciendo más alimentos con menor impacto y, lo que es más importante, en menos superficie.

Nuestra fuente de vida

La idea de inviernos volcánicos y años de oscuridad revela algo crucial: "los humanos somos seres de luz", como dice Thomas Halliday, autor de Otros Mundos, en el pasaje sobre la vida en la zona batial del océano (*1). Los seres humanos, y todas las plantas, animales y organismos con los que estamos conectados a través de complejas redes alimentarias, se nutren de la luz solar.

La fotosíntesis es, con pocas excepciones, la única forma en que los llamados productores primarios – plantas, algas y bacterias –, transforman la no-vida en vida, o en otras palabras, convierten el dióxido de carbono del aire en moléculas orgánicas como azúcares. Así es como mantienen encendido la chispa de la vida y forman los cimientos de todos los ecosistemas, así como de toda la producción humana de alimentos.

Para realizar la fotosíntesis, los cultivos deben estar al sol, uno al lado del otro. Por eso la agricultura es un asunto bidimensional que se ha extendido a gran parte de la superficie terrestre. Parece que esto pudiera ser un inconveniente de la propia fotosíntesis, pero no lo es. La fotosíntesis ha sustentado la vida durante miles de millones de años. La enorme superficie necesaria para producir alimentos para humanos se debe principalmente a la forma depredadora en que explotamos la naturaleza y a nuestros excesos (desperdicio de alimentos, demasiada carne, que a su vez implica alimentar decenas de miles de millones de animales de granja, ...).

Y si el sol, nuestra fuente de vida, desaparece durante unos años tras un denso aerosol de azufre, la agricultura industrial, que ya hoy supone una sobreexplotación de los recursos, no será capaz de satisfacer la demanda, con consecuencias impensables.

Erupciones VEI 8

Las grandes erupciones, especialmente las que tienen un índice de explosividad volcánica (VEI) de 6, 7 y 8, pueden perturbar el clima de forma compleja: alteran los monzones, los fenómenos de El Niño y la circulación atmosférica y oceánica. Hambrunas, guerras y trastornos sociales se han vinculado a grandes erupciones en el pasado, como la del Tambora (Sumatra, 1815), causante del año sin verano y doscientos mil muertos solo en Europa.

El índice de explosividad volcánica oscila entre cero y ocho. Expresa el volumen de magma liberado explosivamente en una sola erupción. El VEI cero no es explosivo, como el de Hawái. El Monte Santa Helena (1980) y el Vesubio (79 d.C.) obtuvieron un 5; el Pinatubo (1991) y el Tonga (2022) un 6, y el Campi Flegrei y el Tambora llegaron a 7.

Estos volcanes palidecen en comparación con los VEI 8 o supervolcanes: Yellowstone (EE.UU.), Toba (Sumatra) y Taupō (Nueva Zelanda), entre otros, capaces de erupciones "megacolosales", que lanzan al aire más de mil kilómetros cúbicos de magma. Por suerte los volcanes VEI 8 entran en erupción muy raramente, una vez cada diez o cien mil o incluso millones de años. Así que no hay ninguna memoria de la última erupción VEI 8 (Taupō, hace 25 mil años), hasta que los investigadores encontraron sus cenizas.

Pero cuando un supervolcán se despierta para lanzar un VEI 8, nos enteraremos.

Teoría de la catástrofe del Toba

El mayor volcán VEI 8 es el Toba, en Indonesia, que entró en erupción hace 74.000 años. Fue la mayor erupción del Cuaternario (últimos dos millones de años) y el volcán potencialmente más peligroso del mundo. La hipótesis de la catástrofe del Toba afirma que las poblaciones humanas se colapsaron, provocando cuellos de botella genéticos. Pero según interpretaciones más recientes, la catástrofe fue menos desastrosa y de menor duración de lo que se pensaba. Pero lo que se destaca es que el impacto climático fue muy desigual: los habitantes del hemisferio norte se vieron mucho más afectados que los de África. La erupción del Toba se está simulando en muchos modos (con poco y mucho azufre) como caso de prueba para un escenario futuro. Espeluznante, pero útil y necesario.

Comida sin luz

Cuando las plantas realizan la fotosíntesis, sólo utilizan un pequeño porcentaje de la energía solar incidente. Por tanto, su eficiencia es bastante baja. Los científicos ya se han puesto manos a la obra para aumentar la eficiencia (más biomasa con menos luz) editando el ADN de las plantas mediante ultra precisas técnicas CRISPR-Cas. Esto ya ha dado sus frutos, por ejemplo, en el arroz.

Pero cuando se considera la posibilidad de una supererupción, es interesante estudiar también el cultivo de alimentos sin luz. Ya se está trabajando en ello, con vistas al crecimiento demográfico y la lucha contra la pobreza. Sin luz, los contenedores de cultivo pueden apilarse verticalmente, por lo que requieren menos espacio. Las agencias espaciales también están investigando el tema para que los astronautas puedan estar autosuficientes en misiones largas, lejos del sol, a bordo de una nave espacial o en algún planeta lejano.

Sin el sol, se necesita otra fuente de energía – preferiblemente renovable – para captar el dióxido de carbono del aire y producir sustratos orgánicos como forraje para las plantas. Algunos cultivos ya han demostrado que pueden metabolizar sustratos que contienen acetato, en ausencia total de luz, pero aún no es posible a gran escala y requeriría una reprogramación profunda de los genes de las plantas.

¿Microorganismos comestibles?

Hay otras formas, potencialmente más factibles, pero menos populares debido a su cuestionable palatabilidad: cultivar microorganismos comestibles, levaduras, hongos y setas. Según Thomas Linder en "Edible microorganisms – An overlooked technology option to counteract agricultural expansion", los microorganismos crecen rápidamente y pueden seleccionarse para obtener las proporciones adecuadas de proteínas, grasas saludables, vitaminas y carbohidratos. Las condiciones en los tanques de cultivo pueden ajustarse con gran precisión, por lo que se necesita mucho menos espacio que en la agricultura normal. Los organismos pueden alimentarse con todo tipo de sustratos. Una ventaja es que este tipo de producción de alimentos puede combinarse con las nuevas tecnologías verdes para eliminar el dióxido de carbono del aire.

La cuestión de si la gente quiere comerlo es irrelevante en un escenario de catástrofe. Si nos morimos de hambre, comeremos cualquier cosa. Quién sabe, un día podríamos pelearnos por un plato de hongos cubierto con una salsa de bacterias.

Fumadores negros

La naturaleza también tiene algunos nichos ecológicos en los que la vida prospera independientemente de la luz. En entornos extremos, como los fondos oceánicos donde haya fumadores negros (también conocidos como black smokers), los microorganismos realizan la quimiosíntesis – utilizando la energía química liberada por las reacciones redox – para producir biomasa y sustentar a toda una comunidad de criaturas inimaginables de las profundidades marinas. Tal vez la quimiosíntesis fuera la primera forma de metabolismo en la Tierra, hasta que algunas bacterias "vieron la luz" y comenzaron la fotosíntesis, iniciando una revolución. Posiblemente la quimiosíntesis sustenta mundos vivos en los océanos bajo el hielo de las lunas de Júpiter, Saturno y en lejanos exoplanetas.

La fotosíntesis ha sido el motor de toda la vida en nuestro planeta durante varios miles de millones de años y sigue siéndolo hoy en día, pero hemos llegado a un punto de inflexión y podemos – y debemos – idear soluciones alternativas para ser más resistentes a largo plazo.

Afortunadamente, algún tiempo después de una supererupción, los ácidos sulfurosos de los aerosoles se desintegrarán y los rayos del sol atravesarán la bruma. Las plantas empezarán a crecer y las flores girarán la cabeza hacia el sol. Y también lo hará la gente.

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Alimentos para todos, sigue siendo la principal preocupación de la humanidad y del futuro. Lee sobre los fertilizantes y el nitrógeno y su relación con los ciclos biogeoquímicos. O sobre el mito de la carne sostenible y por qué no todos podemos ser carnívoros. Tonga, el volcán que entró en erupción en 2022 fue un VEI 6 pero no afectó al clima. O lee sobre el papel de los volcanes en la extinción de casi el 90% de toda la vida, a finales del Pérmico. Hasta ahora he escrito tres veces sobre el Campi Flegrei y el Golfo de Nápoles: sobre el propio volcán, sobre la contaminación por plásticos y sobre las tres cabezas de Cerbero (volcanes, plástico y mafia).

Kathelijne: Como amante de la naturaleza y científica de la Tierra, me intriga cómo interactúan la vida, el aire, el suelo, las rocas, el océano y las sociedades en escalas de tiempo geológicas y humanas.

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