Científico utiliza novedosa tecnología para leer la memoria de las gotas de agua

· Nuevas tecnologías utilizadas por el científico rompen paradigma en cuanto a la calidad y cantidad de información en el agua.

· Busca reinterpretar información sobre registros climáticos pasados.

· Registros pueden explicar funcionamiento de cuencas y la extinción de algunas civilizaciones.

Silvia Arias
Periodista CONICIT
sarias@conicit.go.cr

"Son como dos gotas de agua" decían nuestras abuelas cuando se referían a familiares que tenían un parecido extraordinario. Sin embargo, según las investigaciones de Dr. Ricardo Sánchez-Murillo, recién galardonado con el Premio Twas/CONICIT para científicos jóvenes 2018, entre una y otra gota de agua puede existir una gran diferencia especialmente relacionada con la información que almacenan.

El Dr. Sánchez- Murillo ha sido galardonado por sus estudios en el uso de trazadores químicos naturales para comprender cómo se mueve el agua en la biosfera (en la atmósfera, suelos, plantas, acuíferos, ríos y quebradas) utilizando señales químicas presentes en la molécula del agua o disuelta en ella, como trazadores o detectives de procesos naturales.

Dr. Ricardo Sánchez en su laboratorio.

"El agua tiene una huella química muy parecida a un chip de un teléfono inteligente, actualmente hay equipos que pueden leer el pasado que ha tenido una molécula de agua y que permiten conocer de dónde viene, qué procesos sufrió y cuánto tiempo duró para llegar a un lugar determinado. Esas características permiten conocer mejor el ciclo hidrológico y nos permiten tener una idea mejor de los recursos hídricos y del clima, así como analizar el presente, proyectar el futuro e inclusive analizar el pasado", explicó el experto.

Entre las investigaciones del joven galardonado, se citan las que tiene que ver la protección y mantenimiento de los sistemas acuíferos, el impacto de las precipitaciones en las diferentes poblaciones, el impacto del Fenómeno del Niño y el estudio de actividad volcánica mediante la presencia del agua en las fuentes termales, entre otras.

Investigación pionera en Latinoamérica

El trabajo del Dr. Sánchez-Murillo es pionero en Latinoamérica y en las regiones tropicales. Al consultarle la importancia de sus estudios orientados a entender lo que ocurre con el ciclo hidrológico en los trópicos utilizando la química, el Dr. Sánchez-Murillo dijo que "Hay una importante diferencia entre lo que hacemos nosotros y lo que hacen otros investigadores. Usted puede tratar de entender el ciclo hidrológico con instrumentos en el campo, pero eso toma mucho tiempo ya que pueden ser necesarias series de tiempo de 5 y hasta 10 años, además es de que son estudios costosos. Nosotros tomamos una ruta distinta, tratamos de entender lo mismo, pero utilizando las señales químicas que trae el agua y esa es la gran diferencia", explicó el científico.

Así, el grupo de investigación realiza muestreos de altísima resolución espacial y de frecuencia para cubrir grandes extensiones de terreno. Analizan la presencia de agua en forma de lluvia, ríos, nacientes, subterránea, en plantas, etc. y recuperan la información presente en las muestras de agua, la que se analiza y sirve de insumo para armar un modelo del funcionamiento de determinada cuenca.

La huella isotópica del 4 de octubre en San Pedro de Montes de Oca es distinta a la huella de 5 de octubre

Otra aplicabilidad directa de sus estudios tiene que ver con la delimitación de zonas de protección y conservación para los recursos hídricos del futuro, con especial atención, en un cambio de paradigma del ordenamiento territorial basado en una perspectiva hídrica, es decir, una aplicación científica para garantizar la seguridad y sostenibilidad hídrica del país.

En la provincia de Heredia, por ejemplo, ha existido una gran incertidumbre sobre donde están los acuíferos y con cuánta agua se cuenta. En los últimos estudios se ha logrado identificar el origen de las aguas que recargan los acuíferos y los flujos subterráneos uno de los cuales puede llegar a tener más de setenta y siete años de edad. Estos estudios han permitido conocer cuales fuentes son más susceptibles al cambio climático y cuáles no.

En este sentido el aporte de los estudios que realiza el Dr. Sánchez ha validado el beneficio del pago de los servicios ambientales. La situación actual del país ha llevado a algunas autoridades a cuestionarse si el pago de Servicios Ambientales (Tarifa Hídrica) es necesario. "Recientemente enviamos un documento técnico a la Empresa de Servicios Públicos de Heredia (ESPH) el cual va a ser enviado a la Autoridad Reguladora de los Servicios Públicos (ARESEP) en el que por medio del análisis de los Isótopos del agua hemos logrado demostrar científicamente que todas las fincas que están contratadas en la zona montañosa de Heredia se ubican en la altura real de la recarga, o sea, cumplen una función de recarga. Así se puede orientar la conservación y el ordenamiento territorial desde una perspectiva química.

El galardonado científico indicó que actualmente cuentan en la Universidad Nacional con "una base de datos que tiene aproximadamente 15.000 muestras, eso quiere decir, si se compara con la información que brindan los sistemas de instrumentación, que se cuenta con la información que aportarían quince mil estaciones meteorológicas o quince mil pozos de agua o quince mil nacientes monitoreadas, esa es la gran ventaja" sentenció.

Sin embargo, la calidad de la información depende mucho del muestreo, si se hace con una altísima cobertura espacial, el aparato hace un barrido un scan de la precipitación, del agua subterránea o del agua superficial en todo el país, así se realiza un conglomerado de capas que permiten entender todo el sistema y esto sólo con instrumentación esto sería muy difícil.

Por medio de los estudios del Dr. Sánchez fue monitoreado con alto detalle el reciente Fenómeno del Niño y su impacto en el país, uno de los más fuertes entre los últimos 150 años. "Ahora conocemos la señal química de un fenómeno del niño sobre Costa Rica. Creemos que esta señal química que muestreamos modernamente se pude buscar en registros paleo climáticos, por ejemplo, en cavernas y así determinar con qué frecuencia e intensidad se presenta el registro y por ende el fenómeno atmosférico", dijo el experto.

Cuadro de datos

Las investigaciones del Dr. Ricardo Sánchez han contribuido a entender cómo el fenómeno de El Niño afecta la disponibilidad de lluvia en la región Mesoamericana, así como determinar las zonas donde se recarga el agua de los principales acuíferos de Costa Rica y la longevidad del agua que viaja por el subsuelo, y a dilucidar cómo pudo ser una Tierra primigenia donde ciertas rocas reaccionaban con agua para formar moléculas esenciales para el origen de la vida.

El Huracán Otto

En cuanto al Huracán Otto próximamente se publicará un artículo en la Revista Nature sobre los estudios realizados al fenómeno climático. "Se monitoreó la lluvia que producía el Huracán con una resolución de hasta dos horas. Si usted se va a los registros coloniales e históricos no hay nada que indique que Costa Rica haya sido sometida a un Huracán ya que generalmente se desvían hacia el norte de Nicaragua. Los investigadores cuentan ahora con el primer registro de un Huracán en Costa Rica y aparte de esto, el primer registro, en tierra, de un huracán de magnitud hasta tres en toda la región mesoamericana y estamos tratando de ligar esto con los registros paleo climáticos que existen de cavernas, de arrecifes de coral y de árboles. Este artículo está tratando de reinterpretar el clima de Centroamérica para poder entender por ejemplo qué paso por ejemplo con la extinción de los Mayas".

Libro de poesía escrito por el científico.

Y agregó: "Nosotros creemos que hay muchas reinterpretaciones que tienen que hacerse porque la información moderna no coincide con la información de hace muchas décadas sobre registros climáticos pasados, esto porque los científicos anteriormente no tenían la cantidad de registros que nosotros tenemos ahora, no había estos equipos, y antes usted podía analizar diez muestras, ahora puede analizar hasta 84 por día"

El experto y su grupo de investigación lograron describir cómo se ve un Huracán desde la perspectiva química que es algo muy nuevo, generalmente se ven los Huracanes con imágenes satelitales y se analizan con física y con sensores remotos pero la química de un Huracán ha sido estudiada en tierra muy pocas veces, este es un registro único para toda Mesoamérica y el Caribe, desde México hasta el norte de Suramérica.

La interrogante sobre la desaparición de la civilización Maya persiste aún en nuestros días. ¿Fue un conflicto social, de guerras o confrontamiento o fue un efecto climático? Algunas personas indican que existen señales isotópicas que están relacionadas con períodos muy secos que provocaron la extinción de la Civilización Maya.

Sin embargo, de acuerdo con los monitoreos realizados en el Caribe, los investigadores consideran que esas señales significan "mucha agua" por lo que no creen cierta la hipótesis de la "Gran sequía Maya" sino más bien consideran que fue un comportamiento exceso de agua y poca agua, es decir, un clima muy cambiante y, la gran pregunta es si justamente el exceso de agua significaría la presencia de ciclones tropicales. Por esto, el muestreo del Huracán Otto es muy importante

Los investigadores consideran fundamental el estudio debido a que actualmente existe gran cantidad de migraciones que pueden considerarse sociales o políticas, pero eventualmente, podrían existir migraciones climáticas.

¿Quién es el Dr. Ricardo Sánchez?

Cuadro de datos

El Premio Joven Científico TWAS/CONICIT a Ricardo Sánchez Murillo, es Licenciado en Química con énfasis en Química Ambiental de la Universidad Nacional (UNA). M.Sc. en Fuentes de Agua con Especialización en Modelación Hidroquímica, Ph.D. en Fuentes de Agua e isótopos e hidrología y Profesor Asociado de Química y Física Hidrológica en la UNA. A continuación cuenta algunos pasajes importantes de su vida.

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"¿Puede la ciencia explicar el lamento del triste bosque?". Esta pregunta es uno de los cortos poemas de estilo japonés escrito por el Dr. Sánchez-Murillo. Y la respuesta es que justamente, su investigación ayuda a explicar el lamento del bosque. Gracias a su formación humanista, el Dr. Sánchez ha desarrollado su faceta de escritor y acaba de publicar un libro de poesía.

"He combinado mi quehacer científico con las letras y esto me ha ayudado muchas veces a resolver problemas científicos. Albert Einstein decía que los problemas no se resuelven desde el mismo estado de conciencia que los produce, entonces a veces hay que salirse de la ciencia, pensar distinto para poder resolver un problema de la ciencia, es bien interesante", comenta.

"Yo tomé una ruta que realmente marcó mi vida y esa fue ingresar al colegio humanístico de la Universidad Nacional" afirma el científico con enfatizado convencimiento.

Dr. Ricardo Sánchez-Murillo recibe el galardón de parte de la Presidenta del CONICIT.

"El Colegio Humanístico, del cual fui la primera generación, nació como una idea de proveer a los jóvenes, una oportunidad diferente, aparte de las que ya ofrecían los colegios científicos". El nuevo diseño de esta formación secundaria pretendía atraer estudiantes con destacadas capacidades en las áreas relacionadas con humanidades tales como Historia, Filosofía y Arte. Sin embargo, los estudiantes también tenían excelentes profesores que provenían de la universidad y que lograron despertar en los estudiantes el interés en temas científicos y el caso del Dr. Sánchez-Murillo no fue la excepción.

El colegio humanístico y su interés por la ciencia hicieron una mezcla realmente exitosa en el joven científico la cual le ha permitido resolver problemas de alta complejidad y disfrutar plenamente su vida así como desarrollarse como escritor.

Una persona que marcó su vida académica fue la Dra. Sandra León Coto, quien fue su profesora de colegio y le guio en el mundo de la química y quien posteriormente fue su directora de tesis. Afirma que Doña Sandra es una persona distinta "daba las clases con una rigurosidad implacable, pero tenía una forma de ver las cosas diferentes y despertaba en nosotros un gran interés por lo que enseñaba; por su trabajo en química marina, nos permitía tener una perspectiva de la química posiblemente muy ambiental y eso me llamaba mucho la atención".

Con el tiempo descubrió que los temas que más le atraen no son los más relacionados con la química en el laboratorio sino los que tienen una relación directa con el ambiente. Su primer trabajo fue en la Universidad de Wisconsin en los Estado Unidos, donde trabajó durante un año con sustancias orgánicas provenientes de la granadilla real y de los arándanos con el fin de buscar soluciones para enfermedades cardiovasculares.

Dr. Ricardo Sánchez-Murillo.

Unos pocos años después decidió iniciar su maestría donde tenía que investigar el por qué una planta de tratamiento de aguas de una comunidad de aproximadamente 700 habitantes estaba contaminando un río y ocasionando altos costos en multas para el pequeño poblado, pero que, a lavez, estaba generando un hábitat extraordinario para n pez en peligro de extinción.

"Me fui a un programa muy bueno, a una zona muy recóndita, a la Universidad de Idaho, ahí por medio de un estudio biológico, químico y social, tratamos de solucionar un problema que aquejaba a una comunidad, el cual consistía en entender, como una planta de tratamiento de aguas residuales que no funcionaba en toda su capacidad, mejoraba el hábitat de la trucha arcoíris que se encuentra en vías de extinción". El estudio tuvo resultados muy interesantes y propuestas de optimización tanto para la comunidad como para la legislación vigente.

Luego de la maestría, su tutor le invita a hacer el doctorado en la misma universidad, decide quedarse en un lugar donde se había sentido a gusto y empieza a trabajar con un analizador de isótopos, específicamente analiza los isótopos en agua.

Durante su doctorado trabajó en el estudio de procesos de derretimiento de nieve, cuencas prístinas, así como cuencas alteradas debido a la minería, agricultura o a la misma sociedad. En este período pudo desarrollar técnicas básicas que le han permito realizar los estudios que desde hace cuatro años desarrolla en la Escuela de Química de la Universidad Nacional.

Dos años antes de haber regresado al país, previendo sus necesidades de equipamiento, concursó por un Fondo FEES del CONARE por medio del que se logró adquirir un Analizador de Isótopos. El equipo actualmente que ha analizado más de 9500 muestras, que son unas 70 mil inyecciones.