El polvo del Sahara es perjudicial para la salud pero esencial para la biología y el clima terrestre

La masiva nube de polvo llegó a Puerto Rico el domingo pasado, arrasando y manchando el cielo nocturno de un blanco lechoso. El lunes y el martes, el aire se hizo más denso con el polvo por hora. A última hora del martes, Olga Mayol-Bracero, una química atmosférica de la Universidad de Puerto Rico, Río Piedras, revisó las lecturas en la estación de observación atmosférica que maneja en el extremo noreste de la isla. Los números fueron más altos que cualquier cosa que haya visto en los 16 años que lleva tomando mediciones en la estación.

"No podía ver el cielo o las nubes, solo una capa grisácea", dice ella. "Definitivamente, nunca hemos visto algo como esto".

El polvo sobre Puerto Rico representaba solo el inicio del ataque de una nube gigantezca que había viajado más de 8.000 kilómetros desde el desierto del Sahara a través del Océano Atlántico, extendiéndose por los cielos sobre América del Norte y más allá.

Esta nube de polvo particular es llamativa y ordinaria al mismo tiempo. Cada año, este tipo de nube barre el Sahara, transportando alrededor de 180 millones de toneladas de polvo rico en minerales. A miles de kilómetros a favor del viento, el polvo de grano fino modifican la ecología de los lugares donde aterriza y al clima en general.

Pero la nube de este año es notable porque parece ser más la gruesa y densa que ha cruzado desde que empezó el monitoreo por satélite en 1979. Además, transporta toneladas de partículas finas que irritan los pulmones hacia América del Norte, donde las afecciones respiratorias crónicas son causas importantes de discapacidad y muerte.

¿Cómo es una nube normal y por qué es diferente a otras?

Las extensiones de desierto seco en el norte de África son las fuentes de polvo más grandes y consistentes del mundo. Las dunas de arena no suelen proporcionar el polvo; solo los vientos más feroces pueden levantar partículas tan pesadas. Pero las partículas finas de polvo a menudo se acumulan en los huecos o en los pisos en el paisaje desértico que en algún momento del pasado contenía agua. Durante todo el año, solo un fuerte viento que atraviesa la superficie de estos lugares ricos en polvo puede levantar toneladas de polvo en el aire.

En las condiciones adecuadas, que generalmente se alinean entre finales de la primavera y principios del otoño, grandes cantidades de polvo son arrastradas hacia la "capa de aire sahariana", una capa de aire seco y caliente, generalmente a medio kilómetro o más sobre la superficie de la Tierra que puede tener tres kilómetros de grosor.

En el verano, un pulso de polvo sale del continente cada pocos días. Una vez que las masas de aire más frías del océano lo impulsan a la atmósfera, el polvo puede flotar durante días o semanas, dependiendo de qué tan alto y seco esté el aire. Los vientos alisios de este a oeste lo barren a través del Atlántico hacia el Caribe y los EE. UU. en pocos días. A medida que el polvo se mueve, los trozos caen en una lluvia constante de partículas.

Por lo general, el polvo brilla a miles de metros sobre la superficie de la Tierra. Pero esta nube no solo es mucho más grande de lo habitual, también es mucho más baja. Cuando la nube llegó a tierra cerca del Caribe y el sur de los Estados Unidos la semana pasada, la lluvia de polvo estaba más cerca de lo que suele estar de donde vive y respira la gente.

"Los parámetros que estamos viendo han alcanzado valores que nunca hemos visto antes, en términos de partículas", dice Mayol-Bracero. La calidad del aire en Puerto Rico pasó a condiciones "peligrosas" a medida que la nube se asentó sobre la isla. Incluso con las ventanas cerradas, el polvo se colaba; se instaló en superficies y fue inhalado por los pulmones de las personas.

El polvo perjudica la salud

El polvo de la nube del Sahara está compuesto principalmente por pequeños trozos de minerales que solían ser rocas. Por lo general, cuando una nube pasa por las Islas Canarias españolas, que se encuentran a unos cientos de kilómetros a favor del viento de las fuentes del desierto, la mayor parte del polvo que cae es más pequeño que 20 micras de diámetro, la mitad del tamaño de una partícula que puede verse en un ojo humano. Para cuando una nube cruza el océano hacia el Caribe, el polvo que cae es aún más fino (menos de 10 micrones de ancho) y muchos de los bits restantes son aún más pequeños.

Los científicos saben desde hace tiempo que respirar partículas finas no es bueno para los pulmones. Hay muchas fuentes de partículas finas no saludables: los combustibles fósiles quemados y los contaminantes agrícolas cargan el aire con pequeñas manchas de material irritante para los pulmones. Y el polvo, a medida que avanza, puede causar un daño significativo en la salud de las comunidades situadas en dirección del viento.

En un estudio publicado esta semana en Nature Sustainability, los científicos rastrearon los efectos de las nubes de polvo que fluyen de la depresión de Chad's Bodèle, una de las fuentes de polvo más grandes y prominentes del mundo. Se ha encontrado polvo de esa depresión en lugares tan lejanos como Groenlandia y Sudamérica, pero sus nubes son más espesas y perjudiciales en África occidental y en África subsahariana. El aire allí contiene tanto polvo a veces que es difícil respirar.

Los científicos rastrearon 15 años de registros del impacto del polvo en la calidad del aire en las comunidades en el continente africano. Descubrieron que la densa carga de polvo del aire estaba íntima y devastadoramente relacionada con el hecho de si un recién nacido sobreviviría un año. En África occidental, si el polvo espesó el aire en aproximadamente un 25 por ciento (10 microgramos adicionales de polvo en cada metro cúbico de aire), la probabilidad de que ese bebé sobreviviera se redujo en un 18 por ciento.

"Una cosa es decir: respirar el polvo es malo", dice Jen Burney, científica ambiental de la Universidad de California, San Diego y autora del estudio. “Pero ahora podemos decir con claridad que cuando estas nubes se encontraban en lugares diferentes, había un impacto real. Los bebés murieron aquí y no allá", debido a la carga de polvo adicional.

Una nube actual como esta, dice Burney, es un sistema concentrado de entrega de partículas finas que perjudican la salud humana. Las enfermedades respiratorias son las principales causas de muerte y de discapacidad en todo el mundo, incluso en los Estados Unidos. Los peligros de la exposición a la mala calidad del aire son bien conocidos y los científicos relacionan los largos períodos de exposición con un mayor riesgo de morir por COVID-19.

Una lluvia de fertilizante

Normalmente, las nubes que barren el norte de África no están tan densamente cargadas o tan bajas como esto. Pero cada pulso de polvo influye en la biología y en el clima en lugares a menudo a miles de kilómetros de la fuente.

"Un malentendido que estoy viendo es esta idea de que el polvo que viene del Sahara es un signo apocalíptico" dice Geeta Persad, una científica del clima en la Universidad de Texas, Austin. "Esta es una versión inusual de este tipo de evento porque es muy grande, pero esto sucede todos los años".

Los fragmentos minerales que forman la nube de polvo del Sahara son a menudo ricos en hierro y fósforo. Tanto las plantas en la tierra como el fitoplancton en el mar necesitan de esos nutrientes para crecer. A medida que el polvo cae de la nube que viaja y aterriza en la superficie del océano bañada por el sol, fertiliza a las criaturas fotosintéticas que viven allí y que a menudo se mueren de hambre por los elementos. Más del 70 por ciento del hierro disponible para los fotosintetizadores con destino al océano en el Atlántico proviene del polvo sahariano, según un estudio realizado en el 2014.

El polvo hace el mismo tipo de trabajo para la Amazonía. La selva tropical es uno de los lugares biológicamente más productivos del mundo, pero el suelo que ancla los árboles del bosque en su lugar es notoriamente bajo en algunos de los elementos cruciales para el crecimiento, particularmente el fósforo. Gran parte de la tierra de la cuenca no tiene suficiente para soportar la abundancia de vida que crece a partir de ella y una característica clave del hábitat de la selva, la lluvia, elimina cualquier fósforo no utilizado casi tan rápido como aparece.

¿Cómo podría surgir la increíble riqueza de la biología amazónica de estos suelos pobres en nutrientes? Una respuesta, sospecharon algunos equipos de científicos, podría estar en las pequeñas motas de polvo que sabían que habían cruzado el Atlántico durante millones de años. Sabían que el polvo contenía fósforo. En el año 2015, un equipo calculó que el fósforo de ese polvo podría esencialmente llenar el vacío entre la cantidad que necesitaba la selva tropical y la cantidad que parecía tener en sus suelos muy agotados.

El supresor de tormentas

El polvo que viaja en la alta atmósfera desempeña otro papel en la cuenca del Atlántico, muchos científicos piensan que: ayuda a suprimir la formación y el fortalecimiento de los ciclones tropicales.

Las capas de aire polvoriento, como la que lleva la nube actual, suelen estar completamente secas y eso es un golpe mortal para las tormentas tropicales, que se alimentan del calor húmedo. Entonces, si una tormenta en desarrollo que está creciendo hacia arriba en la atmósfera golpea la capa de polvo, el aire seco ayuda a apagarla, como una llama sin oxígeno que necesita para seguir ardiendo.

Las capas polvorientas con frecuencia son impulsadas por vientos rápidos, por lo que pueden cruzar el océano en solo unos días. Una tormenta que se convierte en un torbellino elevado puede ser derribada por esos vientos, evitando que se agrande.

Esa es una buena noticia por ahora, ya que se pronostica que esta temporada de huracanes sea más activa de lo habitual. Los administradores de emergencias están profundamente preocupados por los efectos de un gran huracán que golpea a América del Norte, mientras que la COVID-19 complica los esfuerzos de recuperación de desastres. Pero la temporada de polvo es más fuerte en junio y en julio, mientras que la temporada de huracanes alcanza su punto máximo en agosto y en septiembre, por lo que cualquier posible efecto de amortiguación que ocurra ahora es probablemente temporal, dicen los meteorólogos.

Un comodín climático

Lo que los seres humanos hacen para controlar el cambio climático podría determinar si habrá más o menos nubes de polvo en el futuro y si serán más gruesos o más dispersos.

“Parece que ha habido un aumento en la formación de polvo durante el siglo XX" dice Natalie Mahowald, una científica del clima en la Universidad de Cornell. Aproximadamente la mitad del aumento, dice, probablemente se deba al cambio climático. La otra mitad probablemente está influenciada por cómo ha cambiado el uso de la tierra en el Sahara, a medida que aumentan las presiones agrícolas y humanas.

Pero no está del todo claro qué efecto tendría un futuro más polvoriento en el clima, ya que el polvo puede calentar y enfriar el planeta. Cuando las nubes de polvo de color claro fluyen sobre el océano, reflejan el calor entrante del sol, que la superficie del océano oscuro absorbería. Pero cuando el polvo se acumula en superficies brillantes como la nieve o el hielo, hace lo contrario, absorbe el calor solar y acelera la fusión del hielo.

El polvo también cambia la forma en que se forman los diferentes tipos de nubes. A veces, el polvo siembra un banco de nubes reflectantes que pueden desviar el calor adicional, y otras veces crea nubes que atrapan el calor cerca de la superficie de la Tierra.

Y hay formas aún más complicadas de que el polvo pueda interactuar con el clima. Por un lado, su capacidad para fertilizar a los organismos fotosintéticos es tan poderosa que, en las condiciones adecuadas, puede generar explosiones de población que provocan que el dióxido de carbono salga de la atmósfera. La fuerza de fertilización del polvo puede haber provocado al menos una cuarta parte del cambio en el dióxido de carbono atmosférico que llevó a la Tierra a la última era de hielo.

"Estos tipos de eventos son tan poderosos", afirma Mahowald. "Me parece tan notable que la atmósfera puede transportar y transferir  [polvo] tan lejos y con tantas repercusiones".