Tico estudia ‘huella digital’ y árbol genealógico de huracanes para entenderlos

El químico e hidrólogo costarricense Ricardo Sánchez Murillo es un “detective del agua” que estudia la huella digital que dejan a su paso fenómenos como los huracanes. A través de las moléculas de este líquido, analiza si hay “primos” con diferentes características y les traza un árbol genealógico que puede ir miles de años atrás.

¿Con qué fin? Si conocemos esa huella digital actual y vemos cómo se mueve y cómo cambia según la trayectoria de un huracán o tormenta y luego miramos al pasado, podremos proyectar qué podría suceder en el futuro y tomar previsiones.

En su laboratorio en la Universidad de Texas en Arlington, Estados Unidos, él recibe muestras de agua llovida en huracanes y tormentas de alto impacto de diferentes partes de Mesoamérica y el Golfo de México. Allí las estudia y analiza su huella digital.

Precisamente, por esta línea de investigación Sánchez recibió un fellowhsip de parte de las Academias Nacionales de Ciencias, Ingenierías y Medicina de Estados Unidos. Este consiste en un estímulo de $76.000 (unos ¢47,5 millones) para sus investigaciones en los próximos dos años.

“La Academia de Ciencias tiene el Programa del Golfo, que busca entender cómo los huracanes han dañado esta zona y qué podemos hacer para entenderlos y tratar de minimizar su impacto”, explicó Sánchez en entrevista con La Nación.

Con estos fondos de investigación él estudiará la química del agua y cómo esta le da una huella digital a las moléculas de este líquido y con base en ello ver la línea del tiempo de las familias de moléculas en su “árbol genealógico”.

“Es el estudio de la señal química de tormentas, huracanes o depresiones. No vemos la cantidad de agua que producen, sino la señal química, la huella que dejan al pasar”, manifestó.

En esta red de estudio hay químicos, geólogos, ingenieros civiles, ingenieros agrónomos, geoquímicos, meteorólogos, hidrólogos y biólogos.

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Entender la huella digital del agua para buscar el árbol genealógico

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No todas las moléculas de agua que hay en la lluvia son iguales. Él lo define como una familia donde hay primos, moléculas semejantes a otras, pero no iguales, como nosotros lo seríamos de un primo hermano, a quien podemos parecernos un poco pero tenemos características distintas.

Esas características, según el investigador, dependen mucho de la ubicación, pero también dependen del tipo de evento en el que estuvieran envueltas, pues estos eventos pueden cambiar las moléculas.

“El huracán toma humedad del océano, la calienta, el agua se evapora y ese es el motor del huracán. Se hace una gran cantidad de masa de aire que se intensifica y genera vientos. Ese proceso redistribuye todas las moléculas, es una danza increíble”, ejemplificó.

En el recorrido de cada huracán o tormenta, el agua va dejando una huella única e irrepetible que es tomada por las plantas y árboles, va a los mantos acuíferos, a las cavernas y al suelo.

“Se convierte en un registro paleoclimático”, precisó el científico. “Si alguien está tratando de entender el clima pasado, va a buscar corales, sedimentos, registros en cavernas y ahí encuentran esas huellas de los miembros más antiguos de ese árbol genealógico”.

Una gran pregunta es si el cambio climático tiene alguna influencia en estas temporadas ciclónicas o si ya se habrían presentado años con muchísimas tormentas de este tipo y se hace cíclico, que sucede cada cierto tiempo y hay formas de prepararse para los embates.

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¿Cómo se estudia la huella?

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En 2013, cuando Sánchez estaba en la Universidad Nacional (UNA) comenzó a diseñar una metodología. Esa metodología es “cacería de pistas” para definir la huella digital. Y los aliados son los isótopos (átomos de un mismo elemento que tienen diferente masa atómica).

“La molécula del agua tiene tres átomos: dos de hidrógeno y uno de oxígeno. Según los procesos del ciclo del agua, esos átomos pueden variar la forma en que están constituidos. El oxígeno puede tener una masa atómica de 16 (la más común en la naturaleza) o en ocasiones puede convertirse en oxígeno 18, que es más pesado”, dijo Sánchez.

En 2016, cuando llegó el Huracán Otto, se propuso “mapear” esa huella de la manera más precisa posible. Eso los motivó a buscar más personas en diferentes países y crear una red de detectives de agua que busquen huellas digitales en Costa Rica, Trinidad y Tobago, Nicaragua, El Salvador, Honduras, México, Jamaica, Cuba, Bahamas y el Golfo de México.

Después de Otto, se tomaron muestras de otros fenómenos climatológicos, como Nate, Irma, María, Eta, Iota, Ian, y más recientemente Bonnie y Julia.

Con la pandemia, Sánchez se preguntó hacia dónde iba su vida académica y profesional y tocó puertas fuera de Costa Rica. Llegó con su investigación a la Universidad de Texas y se propuso obtener nueva información con las próximas tormentas y huracanes.

“Muchas de las señales que hemos analizado en este tiempo nunca las habíamos visto, no se habían reportado”, afirmó el químico.

Para estudiar la huella... primero hay que obtenerla

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No podemos saber qué nos dice la huella digital de cada paso que va dando una tormenta si antes no se recolecta. A los humanos nos toman las huellas en nuestros dedos, a los fenómenos climatológicos se les toma recolectando la lluvia que generan, pero ese es solo el primer paso.

Una botella y un embudo u otros sistemas más automatizados y sofisticados ayudan a recoger agua.

“Pueden ser cada dos horas, cada tres horas, dependen de la intensidad del sistema”, resumió Sánchez.

¿Dónde se ubican las botellas? El científico comenta que se basan en información satelital y de radares para ubicar puntos aproximados donde podría impactar el fenómeno. Eso permite ir corriendo la voz para alistar los muestreos.

¿Quiénes toman las muestras? Sánchez lo define como un ejercicio de ciencia ciudadana. Por ejemplo, con Otto, finqueros de Upala les ayudaron a tomar el agua llovida. Vecinos, amigos, comunidades organizadas ayudan a recolectar el agua.

La tormenta bien puede cambiar de dirección y perder el muestreo, pero tratan de minimizar los riesgos.

Esa lluvia luego se envasa en una botella especial y ahí se conserva hasta el momento del análisis. Esas botellas tienen características que las hacen herméticas para que no entre ni salga aire, porque podría cambiarle la característica al agua. El agua tampoco puede evaporarse, porque también se perderían algunos átomos en el camino.

Se envían por mensajería al laboratorio en Texas. Ya allí, se ponen en una especie de tubo donde se inyecta el agua en estado líquido y bajo condiciones controladas se pasa a estado gaseoso. La cantidad inyectada, puntualizó Sánchez, es ínfima, 1,2 microlitros; mucho menos de una gota, pero es la suficiente, porque tiene una gran cantidad de moléculas.

Ya en estado gaseoso, las moléculas deambulan por el tubo y un láser las impacta varias veces durante dos minutos. Al ser distintas las moléculas, la radiación la absorben de forma distinta, el oxígeno 18 reacciona de una forma distinta al 16. Entonces se ve “en esta muestra hay tantos isótopos de cada cosa”.

Esa huella va cambiando conforme el ciclón avanza, depende de si interactúa con cuerpos de agua, con tierra, con montañas. La huella es dependiente de la interacción del fenómeno con el ambiente. Un huracán categoría 1 tiene diferente composición de uno categoría 5.

¿Qué han visto?

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Dentro de los resultados que más les ha llamado la atención es que las moléculas de lluvia tienen la misma señal molecular, solo que enriquecida, que puede provocar una sequía.

“Se creía que los huracanes solo daban señales de un lado del espectro, pero también se pueden producir grandes cantidades de lluvias que se pueden confundir con el proceso completamente opuesto, como la sequía”, señaló Sánchez.

“Si interpretamos esas señales del pasado como solo sequía podríamos estar cometiendo un error, podría ser un huracán. Por eso debemos conocer qué pueden generar estos fenómenos, para mapear cómo se comportaron en el pasado”, agregó.

Ahora el equipo quiere ver las señales químicas que se han obtenido y ver si estaban en el pasado y ver si las señales ahora son más fuertes, si esto es así, el cambio climático podría estar relacionado, pero todavía no hemos llegado a ese punto.

“Este año ha sido extraordinario, en número de eventos climáticos, pero también en lo rápido que evolucionan”, subrayó.

A futuro

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Lo más próximo es establecer esta red de detectives del agua en más países de una forma más definitiva. Y posteriormente tener un monitoreo en tiempo real.

El otro capítulo del fellowship es ver qué sucede con las inundaciones que producen. Usualmente se estudia cuánta agua se produce en la inundación, pero no en cuán rápido o cuán lento bajan las aguas de ríos a su nivel anterior. Eso es precisamente lo que verá Sánchez.

Mientras tanto, está listo para seguir tomando muestras de huracanes.

“Yo estoy esperando un huracán en Texas para irme a muestrear. Con cuidado, debo proteger mi vida, pero hay que tomar las muestras donde hay que tomarlas”, concluyó.