Los volcanes como una válvula de seguridad para el clima a largo plazo

Científicos de la Universidad de Southampton han descubierto que extensas cadenas de volcanes han sido responsables tanto de emitir como de eliminar el dióxido de carbono (CO2) atmosférico a lo largo del tiempo geológico. Esto estabilizó las temperaturas en la superficie de la Tierra.

Los investigadores, en colaboración con colegas de la Universidad de Sydney, la Universidad Nacional de Australia (ANU), la Universidad de Ottawa y la Universidad de Leeds, exploraron el impacto combinado de los procesos en la Tierra sólida, los océanos y la atmósfera durante los últimos 400 millones de años. Sus hallazgos se publicaron en la revista Nature Geoscience.

La descomposición y disolución natural de las rocas en la superficie de la Tierra se denomina meteorización química. Es de vital importancia porque los productos de la meteorización (elementos como el calcio y el magnesio) se vierten a través de los ríos a los océanos, donde forman minerales que retienen el CO2. Este mecanismo de retroalimentación regula los niveles de CO2 atmosférico y, a su vez, el clima global, a lo largo del tiempo geológico.

"En este sentido, la meteorización de la superficie de la Tierra sirve como un termostato geológico", dice el autor principal, el Dr. Tom Gernon, profesor asociado de Ciencias de la Tierra en la Universidad de Southampton y miembro del Instituto Turing. "Pero los controles subyacentes han resultado difíciles de determinar debido a la complejidad del sistema terrestre".

"Muchos procesos de la Tierra están interconectados y hay algunos retrasos importantes entre los procesos y sus efectos", explica Eelco Rohling, profesor de Océano y Cambio Climático en ANU y coautor del estudio. "Comprender la influencia relativa de procesos específicos dentro de la respuesta del sistema terrestre ha sido, por tanto, un problema insoluble".

Para desentrañar la complejidad, el equipo construyó una novedosa "red terrestre", incorporando algoritmos de aprendizaje automático y reconstrucciones de placas tectónicas. Esto les permitió identificar las interacciones dominantes dentro del sistema de la Tierra y cómo evolucionaron a través del tiempo.

Hoy en día, los arcos continentales comprenden cadenas de volcanes en, por ejemplo, los Andes en América del Sur y las Cascadas en los Estados Unidos. Estos volcanes son algunas de las características de erosión más altas y más rápidas de la Tierra. Debido a que las rocas volcánicas están fragmentadas y son químicamente reactivas, se degradan rápidamente y son arrojadas a los océanos.

Martin Palmer, profesor de geoquímica en la Universidad de Southampton y coautor del estudio, dijo: "Es un acto de equilibrio. Por un lado, estos volcanes bombearon grandes cantidades de CO2 que aumentaron los niveles de CO2 atmosférico. Por otro lado, estos mismos volcanes ayudaron a eliminar ese carbono a través de reacciones rápidas de meteorización ".

El estudio arroja dudas sobre un concepto de larga data de que la estabilidad climática de la Tierra durante decenas a cientos de millones de años refleja un equilibrio entre la meteorización del fondo marino y los interiores continentales. "La idea de tal tira y afloja geológica entre las masas terrestres y el fondo marino como un impulsor dominante de la meteorización de la superficie de la Tierra no está respaldada por los datos", afirma el Dr. Gernon.

"Desafortunadamente, los resultados no significan que la naturaleza nos salvará del cambio climático", subraya el Dr. Gernon. "Hoy en día, los niveles de CO2 atmosférico son más altos que en cualquier otro momento de los últimos 3 millones de años, y las emisiones provocadas por el hombre son unas 150 veces mayores que las emisiones de CO2 volcánico. Los arcos continentales que parecen haber salvado el planeta en el pasado profundo son simplemente no presente en la escala necesaria para ayudar a contrarrestar las emisiones de CO2 actuales ".

Pero los hallazgos del equipo aún brindan información crítica sobre cómo la sociedad podría manejar la actual crisis climática. La meteorización de rocas mejorada artificialmente, donde las rocas se pulverizan y se esparcen por la tierra para acelerar las tasas de reacción química, podría desempeñar un papel clave en la eliminación segura de CO2 de la atmósfera. Los hallazgos del equipo sugieren que tales esquemas se pueden implementar de manera óptima mediante el uso de materiales volcánicos calco-alcalinos (los que contienen calcio, potasio y sodio), como los que se encuentran en ambientes de arco continental.

"Esta no es de ninguna manera una solución milagrosa para la crisis climática. Necesitamos reducir urgentemente las emisiones de CO2 de acuerdo con las vías de mitigación del IPCC, punto final. Nuestra evaluación de las retroalimentaciones de la intemperie en escalas de tiempo prolongadas puede ayudar a diseñar y evaluar mejoras a gran escala esquemas de intemperismo, que es solo uno de los pasos necesarios para contrarrestar el cambio climático global ”, concluye el Dr. Gernon.

Referencia

Global chemical weathering dominated by continental arcs since the mid-Palaeozoic. Thomas M. Gernon, Thea K. Hincks, Andrew S. Merdith, Eelco J. Rohling, Martin R. Palmer, Gavin L. Foster, Clément P. Bataille & R. Dietmar Müller. Nature Geoscience (2021).
https://www.nature.com/article...