Conchas fosilizadas microscópicas revelan patrones antiguos de cambio climático: los periodos hipertermales
La Tierra ha experimentado en el pasado eventos de liberación global de carbono que han hecho elevar la temperatura del planeta. Este estudio es importante porque puede proporcionar análogos para cambios futuros de la Tierra en un mundo cada vez más cálido.
A finales del Paleoceno y principios del Eoceno, hace entre 59 y 51 millones de años, la Tierra experimentó dramáticos períodos de calentamiento, tanto períodos graduales que se extendieron durante millones de años como eventos de calentamiento repentino conocidos como hipertermales.
Este calentamiento planetario se debió a emisiones masivas de dióxido de carbono (CO2) y otros gases de efecto invernadero, pero otros factores, como la actividad tectónica, también pueden haber intervenido.
Una nueva investigación dirigida por geocientíficos de la Universidad de Utah relaciona las temperaturas de la superficie del mar con los niveles de CO2 atmosférico durante este período, lo que demuestra que ambos estaban estrechamente relacionados. Los hallazgos también proporcionan estudios de caso para probar los mecanismos de retroalimentación del ciclo del carbono y las sensibilidades fundamentales para predecir el cambio climático antropogénico a medida que continuamos vertiendo gases de efecto invernadero en la atmósfera a una escala sin precedentes en la historia del planeta.
La investigación se publica en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
"La razón principal por la que estamos interesados en estos eventos de liberación global de carbono es porque pueden proporcionar análogos para cambios futuros", dijo el autor principal Dustin Harper, investigador postdoctoral en el Departamento de Geología y Geofísica. "Realmente no tenemos un evento análogo perfecto con exactamente las mismas condiciones de fondo y la misma tasa de liberación de carbono".
Máximos térmicos del pasado: periodos hipertermales
Pero el estudio sugiere que las emisiones durante dos "máximos térmicos" antiguos son lo suficientemente similares al cambio climático antropogénico actual como para ayudar a los científicos a pronosticar sus consecuencias.
El equipo de investigación analizó fósiles microscópicos (recuperados en núcleos de perforación extraídos de una meseta submarina en el Pacífico) para caracterizar la química de la superficie del océano en el momento en que las criaturas con caparazón estaban vivas. Utilizando un modelo estadístico sofisticado, reconstruyeron las temperaturas de la superficie del mar y los niveles de CO2 atmosférico durante un período de 6 millones de años que abarcó dos períodos hipertermales, el Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno, o PETM, hace 56 millones de años y el Máximo Térmico del Eoceno 2, ETM-2, hace 54 millones de años.
"Tenemos múltiples formas en que nuestro planeta, nuestra atmósfera, está siendo influenciada por las adiciones de CO2 , pero en cada caso, independientemente de la fuente de CO2 , estamos viendo impactos similares en el sistema climático", dijo el coautor Gabriel Bowen, profesor de geología y geofísica de la Universidad de Utah.
"Nos interesa saber cuán sensible era el sistema climático a estos cambios en el CO2 . Y lo que vemos en este estudio es que hay cierta variación, tal vez una sensibilidad un poco menor, un calentamiento menor asociado con una cantidad dada de cambio en el CO2 cuando observamos estos cambios a muy largo plazo. Pero en general, vemos un rango común de sensibilidades climáticas", dijo Bowen.
Sin embargo, la cantidad total de carbono liberado durante los antiguos eventos es similar al rango proyectado para las emisiones humanas, lo que potencialmente ofrece a los investigadores una idea de lo que podría depararnos el futuro a nosotros y a las generaciones futuras.
Primero, los científicos deben determinar qué sucedió con el clima y los océanos durante estos episodios de calentamiento planetario hace más de 50 millones de años.
"Estos eventos podrían representar un caso de estudio de tipo medio o peor", dijo Harper. "Podemos investigarlos para responder cuál es el cambio ambiental que se produce debido a esta liberación de carbono".
La Tierra estaba muy cálida durante el PETM. No había capas de hielo que cubrieran los polos y las temperaturas del océano rondaban los 32 °C.
Para determinar los niveles de CO2 oceánico , los investigadores recurrieron a restos fosilizados de foraminíferos, organismos unicelulares con concha similares al plancton. El equipo de investigación basó el estudio en núcleos extraídos previamente por el Programa Internacional de Descubrimiento de los Océanos en dos lugares del Pacífico.
Las conchas de los foraminíferos acumulan pequeñas cantidades de boro, cuyos isótopos son un indicador que refleja las concentraciones de CO2 en el océano en el momento en que se formaron las conchas, según Harper.
"Medimos la química del boro de las conchas y podemos traducir esos valores utilizando observaciones modernas a las condiciones pasadas del agua de mar. Podemos obtener el CO2 del agua de mar y traducirlo a CO2 atmosférico " , dijo Harper. "El objetivo del intervalo de estudio objetivo era establecer algunos nuevos registros de CO2 y temperatura para el PETM y el ETM-2, que representan dos de los mejores análogos en términos de cambio moderno, y también proporcionar una evaluación de fondo a más largo plazo del sistema climático para contextualizar mejor esos eventos".
Los núcleos que estudió Harper fueron extraídos de la Elevación Shatsky en el Pacífico Norte subtropical, que es un lugar ideal para recuperar sedimentos del fondo del océano que reflejan las condiciones del pasado antiguo.
Las conchas de carbonato se disuelven si se depositan en las profundidades del océano, por lo que los científicos deben buscar mesetas submarinas como la elevación Shatsky, donde las profundidades del agua son relativamente poco profundas. Mientras sus habitantes vivían hace millones de años, las conchas de los foraminíferos registran las condiciones de la superficie del mar.
"Luego mueren y se hunden en el fondo del mar, donde se depositan a unos dos kilómetros de profundidad", dijo Harper. "Podemos recuperar la secuencia completa de los fósiles muertos. En estos lugares en medio del océano, realmente no hay mucho sedimento de los continentes, por lo que se trata predominantemente de estos fósiles y eso es todo. Es un archivo realmente bueno para lo que queremos hacer".
Referencia
Harper, Dustin T., Long- and short-term coupling of sea surface temperature and atmospheric CO2 during the late Paleocene and early Eocene, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2318779121