Con un equipamiento de tecnología avanzada y alta complejidad, el laboratorio de Geografía UC puede investigar cambios paleoclimáticos milenarios

Juan Luis García

El Laboratorio de Isótopos Cosmogénicos y Paleoclima Cuaternario de Geografía UC, después de 11 años de arduo trabajo, ya puede preparar muestras para conocer la edad de geoformas del relieve que permiten identificar los procesos de la superficie terrestre que han ocurrido a escala de cientos, miles o cientos de miles de años, por ejemplo, las glaciaciones.

El laboratorio es dirigido por el profesor e investigador de nuestro Instituto, Juan Luis García, con la colaboración de los profesores Esteban Sagredo y Fabrice Lambert, y la encargada del Laboratorio, Francia Pérez. Ellos en conjunto han colaborado para que este sea una instalación única en Sudamérica.

Gracias a este proyecto se logró una alianza muy importante con el Center for Accelerator Mass Spectrometry (CAMS), una instalación perteneciente al Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) en California. En este lugar se envían a analizar las muestras, que se procesan previamente por completo en nuestro laboratorio: “Mandamos las muestras de rocas convertidas en óxido de Berilio en cátodos y ellos las analizan en su AMS y obtienen el dato que buscamos, que se transforma en edad”, explica el profesor Juan Luis García.

Esta alianza que se hizo con el LLNL fue liderada por el profesor Juan Luis García y el Vicerrector de Investigación, Pedro Bouchon. “Es un laboratorio muy importante, de gran trayectoria y nivel científico. Buscamos siempre eso, porque hay laboratorios que tienen ciertas restricciones en cuanto a sensibilidad de lo que pueden medir”, destaca el profesor.

¿Pero cómo se extraen estas muestras que se envían a analizar? Nuestro académico explica: “Traes un pedazo de una superficie rocosa que te interesa conocer su historia. La Geomorfología es el estudio de las formas del relieve, las que son a su vez evidencia de la historia natural del lugar donde se encuentran; por ejemplo, las morrenas marcan las fluctuaciones de los glaciares en el tiempo; las terrazas aluviales, definen los antiguos lechos de los ríos, etc. Una vez la muestra de roca en el lab, le extraemos primero el cuarzo y del cuarzo el Berilio_10. Es un proceso mecánico y físico al principio, luego solo químico. Es un protocolo que lleva meses de trabajo en el laboratorio”. Como el Berilio_10 in situ se produce en la superficie de las rocas en respuesta a su tiempo de exposición a la radiación cosmogénica, nos permite reconstruir la historia de procesos geomorfológicos que muchas veces están íntimamente ligados a cambios climáticos y/o tectónicos, por lo que es crucial para comprender la Tierra y cómo ésta ha evolucionado en períodos geológicos recientes.

El proceso en el laboratorio es muy delicado y requiere tener una sala limpia, sin contaminar las muestras con Berilio_10 de otras fuentes: “la extracción de Be_10 del cuarzo requiere de una química limpia, porque si el laboratorio está contaminado, las muestras van a dar resultados erróneos o poco precisos”, señala. Para obtener los máximos estándares de limpieza el laboratorio cuenta con tecnología de filtración de aire climatizado y filtros Hepa, que retienen un 99.9% de las partículas, lo que implica que el aire que ingresa y sale por las campanas es el adecuado para este tipo de análisis. Así mismo, la infraestructura del laboratorio, sumado a los protocolos químicos, han permitido obtener resultados de primer nivel.

El profesor Juan Luis García reconoce que esta técnica de datación avanza muy rápido por lo que era indispensable para el departamento de Geografía Física contar con instalaciones propicias para su desarrollo, instalaciones que después de mucho trabajo e inversión están preparadas para esta labor: “Es una revolución porque hoy podemos hacer en la UC procedimientos que antes no podíamos y dependíamos de otros laboratorios. Nos facilita mucho la investigación y lo hacemos desde nuestra universidad, en particular desde el Instituto de Geografía”.

El profesor Juan Luis García recalca que no fue una tarea fácil: “Esto es un esfuerzo de aprendizaje, nos hemos equivocado, pero hemos aprendido de nuestros errores y logramos construir una infraestructura que comprobamos que funciona perfectamente. Los datos que estamos obteniendo son de la mejor calidad que se puede obtener hoy día a nivel mundial”.

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Historia del Laboratorio

La idea de este laboratorio, así como suele ocurrir con muchas de estas iniciativas, surgió en Diciembre de 2009, en un bar en el centro de San Francisco, California. En este lugar coincidieron los entonces estudiantes de doctorado Juan Luis García y Esteban Sagredo, quienes luego de unas intensas jornadas del congreso anual de la Unión de Geofísica Americana (AGU, por sus siglas en inglés) se reunieron a discutir lo que se les venía a futuro: encontrar un trabajo y continuar haciendo lo que más les apasionaba, la reconstrucción de la historia glacial del sur de Sudamérica. Así surgió la ambiciosa idea de armar un laboratorio de isótopos cosmogénicos. Pero  fue el año 2011, cuando Juan Luis García se incorporó como profesor del Instituto de Geografía que la gestión de estas instalaciones se inició. Luego se sumaron los profesores Esteban Sagredo y Fabrice Lambert al equipo, y entre los tres, con sus respectivos proyectos de investigación (FONDECYT, NUCLEO MILENIO), han financiado el equipamiento y parte de la infraestructura del Laboratorio de Isótopos Cosmogénicos y Paleoclima Cuaternario. El aporte del Instituto de Geografía ha sido fundamental, lo mismo de la Facultad de Historia, Geografía y Ciencia Política, para lograr la construcción y puesta en marcha.

El profesor Sagredo recuerda: “Juan Luis llegó a hacerse cargo del laboratorio, que era un lugar abandonado e hizo una limpieza profunda y comenzó a trabajar. Yo llegué a principios del 2013 y desde ahí hemos trabajado juntos. Pensamos que había que armar un proyecto a corto, mediano y largo plazo. Y estamos llegando a largo plazo, donde logramos conseguir todo”.

“Yo estuve muy involucrado en el proceso de construcción, y también traje procedimientos desde el extranjero para mejorar las prácticas en el laboratorio”, agrega Sagredo.

Así mismo, la llegada de Francia, que a su vez fue capacitada por la posdoctorante Alessa Geiger, generó un cambio radical en el funcionamiento del Laboratorio.

En tanto, el profesor Fabrice Lambert se integró al Instituto de Geografía el 2015 y empezó a contribuir con fondos al Laboratorio el 2018: “Compré equipos y contribuí a inversiones infraestructurales con fondos de mi Fondecyt, y del Núcleo Milenio Paleoclima, donde yo era el director adjunto. Ahora estamos compartiendo los equipos que todos necesitamos”, detalla Fabrice.

Investigaciones

Actualmente en el Laboratorio de Isótopos Cosmogénicos y Paleoclima Cuaternario se están desarrollando varias investigaciones, entre ellas los proyectos Fondecyt de cada uno de los profesores.

“Did Andean glaciers drive coastal dune formation during the last glacial cycle in central Chile?”, es la investigación del profesor Juan Luis García y busca relacionar las glaciaciones y la formación de dunas en la costa de Chile central. “En el laboratorio se busca generar cronologías de la historia glacial en Los Andes (…) Con la cronología de las fluctuaciones de los glaciares podemos reconstruir indirecta y directamente el clima y cómo este ha cambiado y consensuar ideas sobre las causas de los cambios climáticos”, explica.

El profesor Sagredo realiza el Fondecyt “Glaciares en crisis: cómo responden los glaciares patagónicos a periodos cálidos extremos”. Acá, identifica las respuesta de los glaciares patagónicos a las condiciones de calor extremo del pasado: “Es una investigación en Torres del Paine, en el glaciar Grey estamos tratando de entender cómo fueron los cambios que sufrió el hielo durante los últimos 10.000 años y en paralelo en esa zona, con otro proyecto con un postdoctorante, estamos tratando de entender si los glaciares fueron más pequeños que ahora, en los últimos 400mil años, pero especialmente los últimos 10.000 años”, indica el profesor.

"Constraining the effect of south american dust on atmospheric CO2 changes", es el proyecto Fondecyt del profesor Lambert, quien nos explica que se encuentra realizando “un análisis de partículas de polvo en varias muestras paleoclimáticas, como hielo glaciar, sedimentos de lagos, y testigos de turbera. Con esto se quiere reconstruir la evolución de las emisiones de polvo de América del Sur desde el último Máximo Glacial y las variabilidades paleoambientales de la región Patagónica.”

Estudiantes en el laboratorio

Nuestros y nuestras estudiantes de pregrado, Magíster y Doctorado también hacen uso de esta instalación, siempre con la supervisión de Francia Pérez, encargada del Laboratorio, quien gestiona todos los procedimientos de investigación que se realizan dentro del laboratorio, apoya en el desarrollo mismo de la investigación y vela por la seguridad de todos quienes trabajan dentro.

Las tareas de los estudiantes dependen del programa al cual pertenecen: el pregrado se dedica a temas mecánicos como chancar rocas, tamizar las arenas, hacer una selección mineralógica. Y posgrado, magíster y doctorado, realizan las muestras correspondientes a sus tesis.

“Participan masivamente, porque Francia tiene mucho que hacer y se dedica a capacitar a estudiantes para que hagan ciertas etapas del procedimiento, y así pueda coordinar una alta demanda en un espacio que ya nos quedó pequeño”, admite el profesor Juan Luis García.

Por su parte, Francia señala que, a parte de los estudiantes de Geografía, pocos estudiantes de la Facultad saben que hay un laboratorio químico: “Muchos miran con curiosidad, pero no preguntan. Sin embargo, aquellos tesistas que llegan al laboratorio me han dicho que están muy asombrados que se pueda hacer este tipo de cosas dentro de una Facultad que por esencia es humanista, y que abre una gran ventana para desarrollar investigación avanzada sin tener que ir a otros países”.

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Desafíos a futuro

Con una alta demanda de profesores que continuamente tienen proyectos de investigación, y estudiantes que realizan sus tesis de pre y postgrado, el Laboratorio está a su máxima capacidad, debido a esto el profesor Juan Luis García subraya que es imperativo ampliar las instalaciones: “El laboratorio funciona tan bien que ya hay demanda no solamente interna, sino también externa para colaborar con nosotros. Ya se visualiza una nueva necesidad de espacio”.

Uno de los aspectos que promueve la Universidad y la Facultad es la interdisciplina, y en este sentido el Laboratorio entrega ejemplos claros de cómo se podría llevar a cabo. “El desafío futuro es que produzcamos mayor cantidad de muestras en menor tiempo, y así colaborar con el gobierno y otros colegas de la Universidad y externos. Hay proyectos de colegas que son muy interesantes y atractivos desde el punto de las Ciencias de la Tierra, que me gustaría que pudiésemos apoyar”.

“Se podrían llevar a cabo más proyectos en materias que hoy más bien son desconocidas en Chile. Las investigaciones en Paleoclimatología y Geomorfología son herramientas muy importantes para nuestro país ya que nos permite entender el lugar que habitamos. En estos días ocurren evoluciones importantes en estas disciplinas, por ejemplo la consolidación de la Sociedad Chilena de Geomorfología, la Sociedad Chilena de Ciencias del Cuaternario, y la Sociedad Chilena de la Criósfera. Esto, junto a la evolución tecnológica, parece demostrar un bueno momento y a partir de eso, generar mayor interés e impacto de nuestro Instituto”, finaliza el Dr. García.