Las llamaradas o tormentas solares son un fenómeno frecuente en nuestra estrella más cercana y su comportamiento no pasa desapercibido para la humanidad, ya que una descarga magnética poderosa es capaz de afectar desde satélites de comunicaciones hasta equipos electrónicos ubicados en la Tierra.

De acuerdo, a Mario Riquelme, académico del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile y autor principal de esta investigación publicada en la revista internacional The Astrophysical Journal, “para que ocurran estas llamaradas solares se requiere de una aceleración violenta, en apenas unos pocos segundos, de los electrones e iones en la atmósfera del Sol, la cual se ha estudiado por varias décadas sin haberse entendido aún su origen”.

Usando simulaciones computacionales de plasmas, los científicos encontraron un mecanismo para acelerar los electrones hasta velocidades ‘relativistas’, “es decir, los electrones en nuestro estudio alcanzan velocidades muy cercanas a la velocidad de la luz, en el contexto de las llamaradas solares”, explica el también Ph.D en Astrofísica de la Universidad Princeton (Estados Unidos). Según detalla, la aceleración encontrada se debe a las inestabilidades de los plasmas presentes en las llamaradas solares. “Este estudio permitirá también comprender una serie de fenómenos que involucran la aceleración de partículas en otros contextos astrofísicos como, por ejemplo, las llamaradas que despiden otras estrellas”, indica el académico.

Además de sus aplicaciones en astrofísica, Riquelme añade que este trabajo busca contribuir a entender los factores determinantes del clima espacial (la relación entre el sol, los campos magnéticos y el medio interplanetario), pudiendo -por ejemplo- aplicarse al fenómeno de aceleración de electrones en los cinturones de radiación de Van Allen en la magnetósfera de la Tierra. Asímismo, el entendimiento de este tipo de aceleración de partículas ayuda a comprender una serie de experimentos de plasmas en laboratorios, de vital importancia para una variedad de aplicaciones tecnológicas.

El grupo de trabajo planea continuar con sus investigaciones enfocándose en determinar si los iones pueden acelerarse por el mismo mecanismo, y cuáles son los regímenes óptimos para la aceleración de iones y electrones. El estudió tardó dos años en realizarse y en él se utilizaron simulaciones computacionales, principalmente a través del Laboratorio Nacional de Computación de Alto Rendimiento (NLHPC, por su sigla en inglés), el supercomputador más potente de Chile y uno de los más poderosos en Sudamérica, una infraestructura albergada en la Universidad de Chile que ha jugado un rol clave en el avance de la ciencia nacional en los últimos años.

El equipo de trabajo estuvo compuesto por el estudiante del magíster en ciencias con mención en Física de la Universidad de Chile, Alvaro Osorio, quien estuvo a cargo de la ejecución de las simulaciones y de un exhaustivo trabajo de análisis e interpretación de datos. También participaron Daniel Verscharen (University College London) y Lorenzo Sironi (Columbia University), quienes colaboraron en la realización e interpretación física de las simulaciones.

Los resultados aparecieron publicados en la revista The Astrophysical Journal con el título “Stochastic Electron Acceleration by Temperature Anisotropy Instabilities Under Solar Flare Plasma Conditions” (“Aceleración Estocástica de Electrones Debido a Inestabilidades por Temperatura Anisotrópica Bajo Condiciones del Plasma de Llamaradas Solares”).

Felipe Suazo, investigador de la Universidad de Chile, identificó especímenes pertenecientes a los grupos Calyptocephalellidae y Kuruleufenia, dos tipos de ranas que vivieron hace más de 70 millones de años junto a dinosaurios como saurópodos, hadrosaurios y el recientemente descrito Stegouros elengassen. El estudio, publicado en la revista internacional Cretaceous Research, confirma que ambas familias lograron sobrevivir al evento de extinción masiva ocurrido hace 66 millones de años y su parentesco con ranas contemporáneas. Una de ellas es la rana grande chilena, especie endémica de nuestro país cuyos ancestros sobrevivieron al impacto del asteroide Chicxulub, pero que hoy se encuentra bajo amenaza por la acción humana.

Una de las ranas pertenece a la familia Calyptocephalellidae y la otra al género Kuruleufenia. Ambas vivieron hace más de 70 millones de años y lograron sobrevivir al impacto del asteroide Chicxulub.

Felipe Suazo, investigador de la Red Paleontológica de la Universidad de Chile, estuvo a cargo del estudio de estos fósiles encontrados en el Valle del Río de Las Chinas, en la Patagonia chilena.

En la misma zona, habitaron dinosaurios como hadrosaurios, saurópodos y el más recientemente documentado Stegouros elengassen. También se han identificado mamíferos como Magallanodon y Orretherium.

Calyptocephalella gayi, más conocida como rana gigante chilena, es considerada un verdadero “fósil viviente”. Esta especie está emparentada con una de las ranas descubiertas en la Patagonia.

Una nueva pieza de la fauna que habitó la Patagonia en la era de los dinosaurios fue identificada a partir de dos campañas de prospección paleontológica realizadas durante los años 2017 y 2018 en el Valle del Río de Las Chinas, localidad ubicada cerca de las Torres del Paine, a unos 80 kilómetros de Puerto Natales. Durante el rescate del fémur de un saurópodo, el equipo descubrió un yacimiento de fósiles con cientos de fragmentos. Parte de estos restos fueron estudiados por Felipe Suazo, investigador de la Red Paleontológica de la Universidad de Chile, labor que permitió identificar, por primera vez en Chile, a dos grupos de ranas que vivieron hace más de 70 millones de años a la sombra de los dinosaurios, pertenecientes a la familia Calyptocephalellidae y al género Kuruleufenia.

El estudio, publicado por la revista Cretaceous Research, fue desarrollado junto al investigador de la Universidad de Buenos Aires, Raúl Gómez, quien abordó el registro fósil de este tipo de anfibios en la Patagonia argentina. El trabajo conjunto permitió determinar la amplia distribución de estos grupos de ranas en los dos países, lo que reafirma la conexión de la fauna entre ambas regiones del extremo sur de Sudamérica hacia fines del período Cretácico.

Felipe Suazo afirma que estas ranas vivieron en hábitats de agua dulce y que la identificación de Kuruleufenia en la Patagonia chilena corresponde al registro fósil más austral de este grupo a nivel global a la fecha. Explica, además, que este es un género de la familia Pipidae descubierto y descrito por Gómez en el 2016, que poseía características únicas en elementos del cráneo que la distinguen del resto de especies fósiles de pípidos del Cretácico. Respecto a los restos fósiles de Calyptocephalellidae, indica que esta familia posee un amplio registro fósil, el que abarca desde el Cretácico tardío hasta el pleistoceno, siendo registrado principalmente en la Patagonia chilena y argentina, en la zona central chilena y, llamativamente, en la Península Antártica.

Tanto al único resto determinado como Kuruleufenia, como a los restos asignados como Calyptocephalellidae encontrados en territorio chileno, se les puede asignar una edad aproximada de entre 75 a 71 millones de años. El investigador de la Universidad de Chile detalló que estas ranas vivieron en un clima con temperaturas templadas en verano y muy lluviosas, con un ecosistema caracterizado por la desembocadura de un río a modo de meandro, “en el cual se apreciaban bosques de helechos, coníferas (podocarpáceas, mañíos y araucarias) y Nothofagus. Probablemente, existieron áreas de inundación, las que eran pobladas por diversos animales adaptados a ambientes dulceacuícolas, como ranas, tortugas y hasta cocodrilos. Complementando a esta particular fauna, también se han identificado restos de linajes ya extintos de mamíferos, como Magallanodon y Orretherium; además de dinosaurios como los hadrosaurios, saurópodos y el más recientemente documentado Stegouros elengassen, un pariente relativo del grupo de los ankylosaurios”.

Este rico contexto faunístico fue el hábitat de estas particulares ranas, las cuales hasta la fecha cuentan con linajes que sobrevivieron a Chicxulub, el meteorito que borró de la faz de la Tierra a los dinosaurios. De acuerdo a Felipe Suazo, “los hallazgos fósiles encontrados tanto en la Patagonia chilena como argentina, confirman que las familias Pipidae [Kuruleufenia] y Calyptocephalellidae [Calyptocephalella] lograron sobrevivir a la extinción del K/Pg ocurrida hace 66 millones de años atrás, aproximadamente. Las causas por las que lograron sobrevivir y proliferar durante el Cenozoico, la época que continúa al Mesozoico, no están claras. Sin embargo, el registro fósil demuestra que ambas familias proliferaron con una diversidad de especies particulares en la Patagonia sudamericana”.

“La morfología de estos fósiles es casi idéntica a la que presentan los huesos de la actual rana grande chilena (Calyptocephalella gayi), pero debido a razones conservadoras se decidió asignar estos fósiles solo a un nivel de familia, a la espera de nuevos restos fósiles que permitan corroborar si pertenecen o no al género Calyptocephalella o a un nuevo género aún desconocido para la ciencia”, agregó el investigador de la Universidad de Chile.

Respecto al parentesco de estos fósiles con las ranas de hoy, plantea que el género Kuruleufenia está asignado a la familia Pipidae. Dos representantes ampliamente conocidos de esta familia en la actualidad son Pipa pipa (sapo de Surinam), el cual se distribuye en la Amazonía sudamericana, y Xenopus laevis (rana africana), “que fue introducida accidentalmente en la zona central de Chile, colonizando los ambientes donde nuestros ranas y sapos autóctonos se reproducen. Esto tiene serias implicancias para la conservación de nuestras especies, ya que esta rana se alimenta de larvas e individuos juveniles (y quizás adultos) de nuestros anuros autóctonos, lo que ha diezmado las poblaciones de ranas de la zona central a niveles críticos. Sumado a lo anterior, podría ser vector de enfermedades (virus y hongos) para otros anuros de nuestro país”.

Este fenómeno tiene particular relevancia para la existencia del verdadero “fósil viviente” que representa la familia Calyptocephalellidae, que sobrevivió a Chicxulub, pero que hoy se ve amenazada por la acción humana. “Esta familia actualmente es endémica de Chile, es decir, las especies pertenecientes a esta familia solo se distribuyen en nuestro país, lo cual dista mucho de su historia evolutiva, en donde era posible encontrarlas distribuidas en la Patagonia chilena y argentina e inclusive en la Península Antártica. Las especies actuales se distribuyen en dos géneros: Calyptocephalella, con una sola especie viviente (Calyptocephalella gayi), y Telmatobufo, con cuatro especies. Todas las especies de la familia Calyptocephalellidae se encuentran bajo algún grado de estatus de conservación ante la pérdida de poblaciones en los últimos años”.

Al respecto, Suazo destaca la grave amenaza que afecta en particular a Calyptocephalella gayi. “Esta especie es considerada la rana de mayor tamaño de nuestro país, y es una de las ranas de mayor tamaño que existe en el mundo. Se encuentra bajo amenaza y con categoría vulnerable (VU) en la lista roja de conservación de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (IUCN, por su sigla en inglés), debido a la notable pérdida de ecosistemas dulceacuícolas que ha enfrentado en los últimos años, fragmentando sus poblaciones, además de presentar amenazas directas por la proliferación del hongo quítridio. Sumado a lo anterior, esta especie es cazada por los seres humanos por ser reconocida como una comida gourmet en muchos lugares de Chile”.

La parte chilena de esta investigación fue impulsada en el marco del Proyecto Anillo 172099 “Registro Fósil y Evolución de Vertebrados”, liderado por la Universidad de Chile, con el apoyo de los proyectos Fondecyt 1190891 y 1151389, encabezados por el académico de la Universidad de Chile, Alexander Vargas, y por el investigador del Instituto Antártico Chileno (INACH), Marcelo Leppe. Este trabajo además representa el segundo artículo científico formal enfocado en ranas fósiles chilenas después del realizado en el 2014 por Rodrigo Otero y otros investigadores chilenos.

El desafío de reducir la huella de carbono en nuestro planeta es una cruzada que mantuvo reunidos a decenas de científicas, científicos y delegados de diversos países en la COP26. Metas como detener y revertir la deforestación al 2030 se han levantado con fuerza, generando a su vez múltiples debates sobre el foco y eficacia de medidas que pueden ser tardías e insuficientes ante la emergencia climática.

En Chile, un grupo de investigadores continúa explorando nuestros hábitats naturales y desarrollando evidencia clave para afrontar este problema global. Entre ellos, se destacan los estudios que se realizan en los bosques de Chiloé y sus suelos, ecosistemas que funcionan como grandes aliados para la captura de carbono y el combate al cambio climático.

Así lo mostró un reciente estudio liderado por Jorge Pérez Quezada, investigador de la Universidad de Chile y del Instituto de Ecología y Biodiversidad (IEB). El trabajo, publicado en la revista especializada Forest Ecology and Management, exploró 33 sitios del bosque templado lluvioso ubicado en la Estación Biológica Senda Darwin, con mediciones realizadas entre 2014 y 2017. Fue así como se determinó que este ecosistema almacena más de 1.000 toneladas de carbono por hectárea, la mayoría en el suelo. El estudio también contó con la participación de Aurora Gaxiola, investigadora del IEB y de la Universidad Católica de Chile.

“En esta investigación realizamos una medición y evaluación muy completa de todas las reservas de carbono presentes en el bosque. Utilizamos modelos alométricos existentes para estimar el carbono almacenado en los árboles, que es lo más frecuente en estos estudios, pero también medimos cuánto carbono hay en el suelo, en la hojarasca, la vegetación pequeña a ras de suelo y en las plantas epífitas, que son aquellas enredaderas que crecen sobre los árboles. Encontramos que la mayor cantidad de carbono acumulado se encontraba en el suelo, con 730 toneladas por hectárea, una magnitud que nos llamó la atención también al compararla con otros ecosistemas”, explica el Ingeniero Agrónomo.

La particularidad de este hábitat, según detalla el investigador, es que se trataría de un bosque nativo y viejo, que habría crecido sobre una antigua turbera, a partir de la cual se habría formado un suelo muy rico en nutrientes orgánicos, y diferente al de otros bosques templados del mundo, tanto así, “que al caminar sobre este se puede percibir una especie de vibración, como si caminásemos sobre cojines”, comenta Pérez Quezada. Y si bien los suelos de otros bosques antiguos también contribuyen a la captura de carbono en grandes proporciones, los bosques como el estudiado en Chiloé serían un sumidero de carbono aún más potente que el de la mayoría de bosques templados en el mundo, a juicio del académico de la Facultad de Ciencias Agronómicas de la U. de Chile.

“Este trabajo confirma que la zona donde hay más carbono acumulado en los bosques es en el suelo y luego, en los árboles. Sin embargo, hemos visto que el rol del suelo y su aporte para combatir el cambio climático han sido subestimados. Por otro lado, sabemos que no existen muchos estudios a nivel mundial que profundicen en esta área”, comenta el científico.

Jorge Pérez añade que también se encontraron importantes reservas de carbono en la vegetación que acompaña a los grandes árboles del bosque. “En las epífitas, por ejemplo, descubrimos que había más de una tonelada de carbono por hectárea, lo que también representa un índice muy alto”, comenta.

Por su parte, Aurora Gaxiola enfatiza que “los bosques no son solo árboles, sino ecosistemas mucho más complejos, que incluyen a una gran biodiversidad de especies y elementos fundamentales como el suelo y las raíces, que además proporcionan servicios importantísimos para el almacenamiento del agua. En ese sentido, el trabajo resalta la importancia del suelo como gran reservorio, clave también en la fijación de carbono. Por esta razón, la investigación también es un llamado a valorar y proteger con fuerza a nuestros bosques viejos y fortalecer la relación planta y suelo, tan vital para la regulación de ciclos naturales”.

Considerando el valor de estos hallazgos, el científico sostiene que es imperante poner foco en la protección de ecosistemas nativos: “En Chile se está planificando restaurar 1 millón de hectáreas, lo cual también es muy valioso, pero esto no tiene sentido si no trabajamos al mismo tiempo en proteger donde ya está acumulado el carbono, pues realmente toma muchos años capturar tales cantidades. Por eso es que también debemos continuar investigando estos ecosistemas, protegerlos y ponerlos en valor para su conservación”.

Jorge Pérez señala que además es fundamental resguardar estos territorios para la protección de nuestra biodiversidad y servicios ecosistémicos, como la provisión de agua, ya que los bosques antiguos interactúan con una enorme cantidad de animales, hongos, vegetales y comunidades humanas. Por esta misma razón, reafirma la necesidad de que existan mejores políticas de conservación y un especial cuidado ante los cambios de uso de suelo, ya que esta última es una de las causas más importantes de pérdida de biodiversidad a nivel global.

El investigador fue parte del Comité Científico COP25 convocado por el Ministerio de Ciencia en 2019, instancia que elaboró un informe sobre esta materia, junto a una serie de recomendaciones, que -según advierte- “finalmente no fueron incluidas en su totalidad, ya que las plantaciones forestales fueron incorporadas dentro de la estrategia de Chile para mitigar el cambio climático, de las cuales se sabe que no contribuyen a capturar carbono en el largo plazo”. Respecto al documento, se establecieron algunos puntos centrales, entre ellos, proteger de manera efectiva y en el largo plazo a los ecosistemas naturales como bosques, turberas y humedades; maximizar la captura de carbono, y minimizar las emisiones por pérdidas de cobertura vegetal asociadas a incendios, deforestación, otros cambios de uso de suelo y degradación de estos mismos hábitats.

En ese contexto, el ingeniero agrónomo sostiene que la mayor amenaza para el bienestar de los suelos y su función en la captura de carbono son los incendios. “Con los incendios se pierde más de un 80 o 90 por ciento del carbono acumulado en los árboles y suelos, y luego se sigue perdiendo aún más, porque el suelo queda descubierto y continúa erosionándose. La tala de árboles también es otro factor clave. Por todo ello es que en Chile urge que se puedan regular los cambios de uso de suelo, y que los planes de manejo existentes cuenten con una verdadera y adecuada fiscalización”, concluye.