Una década de terremotos en Yellowstone redefine la evolución bajo tierra, afirma un estudio

Una serie de terremotos registrados en 2021 en el campo volcánico de la meseta de Yellowstone provocó transformaciones notables en la composición química y microbiana de un acuífero subterráneo, de acuerdo con una investigación divulgada en PNAS Nexus.

El equipo encabezado por Eric S. Boyd de la Universidad Estatal de Montana, junto a especialistas de otras instituciones, detectó aumentos significativos en las concentraciones de hidrógeno, sulfuro, carbono orgánico disuelto y células microbianas tras la actividad sísmica. Este descubrimiento aporta una nueva visión sobre la dinámica de los ecosistemas subterráneos y su vínculo con la geología activa.

El grupo de Boyd analizó fluidos extraídos de un pozo de casi 100 metros de profundidad ubicado en la orilla occidental del lago Yellowstone, realizando cinco muestreos entre mayo y noviembre de 2021. En ese lapso se reportaron más de 2.100 eventos sísmicos, con un máximo de magnitud de 3,6.

Tras los terremotos, las concentraciones de hidrógeno variaron entre 27 y 44 micromoles, un rango de 10 a 20 veces superior al previamente observado en aguas subterráneas de Yellowstone. Se registraron incrementos en sulfuro y carbono orgánico disuelto, junto a un alza en la cantidad de células microbianas, de 1,28 millones a 8,36 millones por mililitro durante el periodo de mayor actividad.

El estudio señaló que estos cambios no respondieron a variaciones en la precipitación ni a otros factores ambientales, sino que se asociaron directamente con la energía sísmica absorbida en el pozo. Además, la composición de la comunidad microbiana mostró una alta rotación de especies, lo que contrasta con la estabilidad habitual de otros acuíferos continentales.

Para estos análisis, se utilizó una bomba de vejiga para extraer agua del pozo B944, emplazado en una zona de fallas que facilita el flujo de fluidos. Las muestras se evaluaron para determinar gases disueltos, elementos químicos, carbono orgánico y diversidad y abundancia microbiana. Mediante técnicas de secuenciación metagenómica, se identificaron los principales grupos microbianos y su variación temporal.

El análisis estadístico demostró una relación clara entre la energía sísmica acumulada y los cambios en la geoquímica del agua. La precipitación resultó irrelevante en esta dinámica. Los datos sugieren que los terremotos fracturan la roca y modifican las rutas de flujo, exponiendo nuevas superficies minerales y liberando compuestos antes atrapados. Estos desequilibrios químicos favorecen el desarrollo y diversificación de la vida microbiana.

Durante el periodo de actividad sísmica más intensa, se observaron aumentos simultáneos de hidrógeno, sulfuro y carbono orgánico disuelto. El hidrógeno se considera el compuesto esencial para la vida subterránea, ya que constituye la base energética de numerosos microorganismos. El incremento de sulfuro refleja la posible participación de bacterias que oxidan hidrógeno y reducen sulfato. El aumento del carbono orgánico se vincula tanto a fenómenos abióticos como biológicos.

La composición bacteriana mostró un marcado crecimiento de bacterias quimiolitotróficas, en particular, de las familias Dethiobacteraceae y Desulfotomaculum, conocidas por su capacidad para oxidar hidrógeno y reducir azufre. Estas poblaciones modificaron su proporción a lo largo del muestreo, ilustrando la respuesta dinámica de la biosfera subterránea ante los desequilibrios geoquímicos provocados por los sismos.

El trabajo publicado en PNAS Nexus subraya que la energía liberada por los terremotos genera desequilibrios químicos, a los que los microorganismos subterráneos reaccionan con actividad y proliferación. Este mecanismo evidencia la capacidad de los ecosistemas profundos para adaptarse rápidamente a las alteraciones geológicas.

El trabajo profundizó en los procesos responsables de las transformaciones, probando que la fractura mecánica de la roca (cataclasis) por los terremotos libera hidrógeno y carbono orgánico atrapados en inclusiones y poros minerales.

Pruebas de laboratorio con riolita —la roca predominante en la zona— confirmaron que la pulverización y la exposición al agua producen hidrógeno a tasas superiores en comparación con otras litologías. La colonización preferencial de riolita por bacterias Dethiobacteraceae apunta a que este sustrato mineral impulsa el desarrollo de comunidades microbianas especializadas.

Estos procesos modifican la química y alteran las rutas y la conectividad de los fluidos subterráneos, facilitando la migración y el intercambio de microorganismos entre distintos nichos.

Las conclusiones extraídas en Yellowstone trascienden el ámbito local, dado que hasta el 30% de la biomasa terrestre reside bajo la superficie y depende de la energía química en vez de la solar. La investigación sugiere que la actividad sísmica permite mantener el desequilibrio necesario para comunidades microbianas diversas y abundantes, tanto en la Tierra como en planetas rocosos como Marte, donde la actividad sísmica ha sido detectada.

Según los autores, estos resultados abren una perspectiva novedosa sobre la persistencia de la vida microbiana subterránea y plantean que procesos geológicos similares podrían sustentar formas de vida en planetas activos. En ese sentido, la dinámica registrada en Yellowstone resulta un modelo útil para explorar la habitabilidad en ambientes profundos de otros cuerpos planetarios.

El estudio concluye que la actividad sísmica, al alterar de manera temporal la química y biología de los acuíferos, puede expandir los límites de la habitabilidad y aportar nuevas pistas en la búsqueda de vida más allá de la Tierra, como señala PNAS Nexus.