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| Retroceso del glaciar de Rink, en la costa oeste de Groenlandia. Foto NASA. |
Según un estudio
publicado este mismo mes en Science
Advances, los humanos hemos provocado el cambio climático más profundo de
los tres últimos millones de años.
El análisis de la relación δ18O [la relación isotópica Oxígeno-18 (O18) /
Oxígeno-16 (O16)] es de enorme
importancia en paleoclimatología, en particular en el estudio de océanos y
glaciares. Los principales
procesos que afectan a esa relación son la evaporación y la condensación. El
agua de mar tiene generalmente un contenido mayor de O18 que el del hielo de
los glaciares y, por tanto, esa relación es mayor en ambientes marinos.
La relación δ18O
osciló a lo largo del tiempo con la temperatura, por lo que medirla genera una
información fundamental sobre los climas pasados y permite diferenciar entre
los periodos glaciares e interglaciares. Durante los periodos glaciares, el
contenido de O18 en los océanos se incrementó, mientras que el isótopo más
ligero O16 quedaba atrapado en el hielo glacial. La situación
opuesta se presentó durante los periodos interglaciares (con temperaturas
promedio globales más cálidas), cuando el hielo se derritió liberando los isótopos
O16 y el contenido de O18 en los océanos disminuyó.
Gracias a esos análisis sabemos que el Cuaternario, el período
geológico en el que nos desenvolvemos hoy, se caracteriza por la aparición de
ciclos glaciares-interglaciares causados por el crecimiento cíclico y la
descomposición de los casquetes de
hielo continentales en el hemisferio Norte (HN). Antes de la iniciación de
la glaciación que marca convencionalmente el inicio del Cuaternario hace ~2,7
millones años (MA), cesó
el crecimiento de los casquetes del HN debido probablemente a la elevada
concentración atmosférica de dióxido de carbono.
Después, los
registros bentónicos de δ18O del Cuaternario muestran una tendencia hacia casquetes
de hielo más grandes y un clima más frío, junto con un aumento de la amplitud
de la variabilidad glaciar-interglaciar. De particular interés es la transición
que tuvo lugar hace entre ~1,25 y ~0,7 MA, conocida como la transición del
Pleistoceno medio (TPM), en la que hubo desde ciclos simétricos con un período
de aproximadamente 41.000 años (KA) a ciclos fuertemente asimétricos de 100 KA.
Se han propuesto varias hipótesis sobre el mecanismo de la TPM. Una de ellas postula un
descenso gradual del dióxido de carbono durante los últimos tres MA para explicar
tanto la aparición de Groenlandia como, de forma más general, de todas las
glaciaciones del HN y la transición TPM.
Otra hipótesis atribuye la TPM a una eliminación gradual de una capa
gruesa de regolito de Norteamérica y norte de Europa.
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| El mundo hace más de un millón de años. Este gráfico muestra la extensión máxima de las capas de hielo del hemisferio Norte durante la primera parte del Cuaternario, hace aproximadamente entre 2,7 millones y 1 millón de años. Fuente. |
De acuerdo con esas investigaciones, el nivel actual de dióxido de carbono atmosférico
es probablemente más alto que en todo el Cuaternario, y ese aumento en el nivel
de ese gas de efecto invernadero podría acarrear temperaturas jamás registradas
en ese período geológico.
Los autores del estudio utilizaron modelos informáticos para examinar
los cambios en el clima durante el Cuaternario, que comenzó con un período glaciar
durante el cual las capas de hielo se deslizaron desde Groenlandia para cubrir
gran parte de Norteamérica y Europa septentrional. Al principio, estos
glaciares avanzaron y retrocedieron en ciclos de 41 KA impulsados por cambios
en la órbita de la Tierra alrededor del Sol. Pero hace entre 1,25 y 0,7 MA,
esos ciclos glaciares e interglaciares se ampliaron para aparecer cada 100 KA
aproximadamente, en la llamada TPM. Dado que el patrón de variaciones en la
órbita de la Tierra no había cambiado, la pregunta que cabía hacer es qué causó
esa transición.
El equipo de investigadores encabezado por el alemán M. Willeit del Potsdam
Institute for Climate Impact Research, utilizó una simulación del clima del Cuaternario
para intentar responder a esa pregunta. Los modelos son tan buenos como los
parámetros que se introduzcan y en este se incluyeron muchos: condiciones
atmosféricas, condiciones oceánicas, vegetación, carbono global, polvo y capas
de hielo. Los investigadores incluyeron lo que se conoce sobre esos parámetros
y luego los modificaron en diferentes escenarios para ver qué condiciones
podrían crear la TPM.
Descubrieron que para que los ciclos glaciares de 41.000 años cambiaran
a ciclos de 100.000 tenían que suceder dos cosas: el dióxido de carbono atmosférico
tenía que disminuir y los glaciares debían remover una capa de sedimentos
llamada regolito.
El dióxido de carbono pudo haber disminuido por diferentes razones,
como una disminución de los gases de efecto invernadero que emiten los
volcanes, o cambios
en la tasa de meteorización de las rocas, lo que provocaría que se atrapara
más carbono en los sedimentos que se depositan en los fondos marinos. Menos
carbono en la atmósfera significaba que se atrapaba menos calor, por lo que el
clima se habría enfriado hasta el punto en que se podrían formar capas más
grandes de hielo.
Los procesos geológicos proporcionaron el segundo ingrediente fundamental
para los ciclos glaciares más largos. Cuando los continentes están libres de
hielo durante largos períodos de tiempo, se cubren de una capa de roca molida y
no consolidada llamada regolito. La Luna es un buen lugar para comprender este
fenómeno: la gruesa capa de polvo de la nuestro
satélite es un regolito.
El hielo que se forma sobre este regolito tiende a ser menos estable
que el hielo que se forma sobre una roca firme (imagine la diferencia en la
estabilidad entre una superficie hecha de esferas y la de una mesa plana). De
manera similar, las capas de hielo depositadas sobre el regolito fluyen más
rápido y se mantienen más delgadas que el hielo puro. Cuando los cambios en la
órbita de la Tierra alteran la cantidad de calor que impacta en la superficie
de la Tierra, las capas de hielo son particularmente propensas a fundirse.
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| Capas de hielo antes y después de la Transición del Pleistoceno Medio. Modelado del espesor máximo de hielo (A) antes y (B) después del TPM. Las líneas punteadas en (B) indican la extensión de hielo reconstruida en el último máximo glacial. Fuente. |
La enorme potencia de los glaciares empujan los materiales del regolito
hacia sus bordes. Esta limpieza que llevan a cabo los glaciares vuelve a
exponer la roca madre. Después de unos pocos ciclos glaciares acontecidos en el
Cuaternario temprano, la roca madre habría quedado expuesta, ofreciendo a las
capas de hielo recién formadas un lugar más firme en el que anclar. Estas capas
de hielo más resistentes, además de un clima más frío, dieron como resultado
los ciclos glaciares más largos observados hace aproximadamente un MA. Los
períodos interglaciares seguían estando sujetos a cambios orbitales, pero se
hicieron más cortos.
Estos hallazgos son importantes para comprender las condiciones que
determinaron que lugares como París o Madrid sean habitables y no estén
cubiertos por un kilómetro de hielo. Pero también son útiles para interpretar
el cambio climático actual.
Los registros de carbono atmosférico que existían hace unos 800 KA
deben reconstruirse en lugar de medirse directamente, como se viene haciendo, a
partir de núcleos de hielo, de manera que las estimaciones realizadas sobre la
cantidad de carbono en la atmósfera han variado. La investigación de modelos de
Willeit y su equipo sugiere que el dióxido de carbono estuvo por debajo de 400
partes por millón (ppm) durante todo el período Cuaternario. Hoy en día, el
promedio global es de 405 ppm y sigue aumentando.
Según el modelo de Willeit y colaboradores, a finales del Plioceno,
hace unos 2,5 MA, las temperaturas globales medias fueron 1,5 ºC más altas que
el promedio antes del uso generalizado de combustibles fósiles. Esas
temperaturas pliocénicas constituyen actualmente el récord de temperaturas más
altas en todo el Cuaternario.
Pero eso podría cambiar pronto. De hecho, la temperatura media global
es hoy 1,2 ºC más cálida que la media preindustrial. El Acuerdo de París 2016
limitaría el calentamiento a 1,4 ºC, lo que significa igualar el clima de hace
2,5 MA. Si el mundo no puede ajustarse a ese límite y se dirige los 2 ºC, el
objetivo internacional anterior a París, será el promedio global más alto visto
en todo el Cuaternario.
Puesto el estudio en perspectiva, lo que indican sus resultados es que incluso
si observamos climas pasados en escalas de tiempo muy largas, lo que estamos
haciendo ahora en términos de cambio climático es algo igual de grande pero mucho más
rápido que lo que sucedió en el pasado. © Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.