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Cómo la tectónica de placas, las montañas y los sedimentos de aguas profundas han mantenido el clima ‘Ricitos de oro’ de la Tierra


Durante cientos de millones de años, el clima de la Tierra se ha calentado y enfriado con fluctuaciones naturales en el nivel de dióxido de carbono (CO₂) en la atmósfera. 


por Dietmar Müller et al


Durante el siglo pasado, los humanos han llevado los niveles de CO₂ a su nivel más alto en 2 millones de años , superando las emisiones naturales, principalmente al quemar combustibles fósiles, lo que provoca un calentamiento global continuo que puede hacer que partes del mundo sean inhabitables.

¿Qué se puede hacer? Como científicos de la Tierra, observamos cómo los procesos naturales han reciclado el carbono de la atmósfera a la Tierra y al pasado para encontrar posibles respuestas a esta pregunta.

Nuestra nueva investigación , publicada en Nature , muestra cómo las placas tectónicas, los volcanes, las montañas en erosión y los sedimentos del lecho marino han controlado el clima de la Tierra en el pasado geológico. Aprovechar estos procesos puede desempeñar un papel en el mantenimiento del clima » Ricitos de oro » que ha disfrutado nuestro planeta.

Del invernadero a la edad de hielo

Los climas de invernadero y casa de hielo han existido en el pasado geológico. El invernadero del Cretácico (que duró desde hace aproximadamente 145 millones a 66 millones de años) tenía niveles atmosféricos de CO₂ superiores a 1000 partes por millón, en comparación con alrededor de 420 en la actualidad, y temperaturas de hasta 10 ℃ más altas que las actuales.

Pero el clima de la Tierra comenzó a enfriarse hace unos 50 millones de años durante la Era Cenozoica , que culminó en un clima de casa de hielo en el que las temperaturas bajaron aproximadamente 7 ℃ más que en la actualidad.

¿Qué inició este cambio dramático en el clima global?

Nuestra sospecha era que las placas tectónicas de la Tierra eran las culpables. Para comprender mejor cómo las placas tectónicas almacenan, mueven y emiten carbono, construimos un modelo informático de la «cinta transportadora de carbono» tectónica.

Cómo la tectónica de placas, las montañas y los sedimentos de aguas profundas han mantenido el clima 'Ricitos de oro' de la Tierra
La cinta transportadora de carbono tectónico de la Tierra desplaza cantidades masivas de carbono entre las profundidades de la Tierra y la superficie, desde las dorsales oceánicas hasta las zonas de subducción, donde las placas oceánicas que transportan sedimentos de aguas profundas se reciclan de vuelta al interior de la Tierra. Los procesos involucrados juegan un papel fundamental en el clima y la habitabilidad de la Tierra. Autor proporcionado

La cinta transportadora de carbono

Los procesos tectónicos liberan carbono a la atmósfera en las dorsales oceánicas , donde dos placas se alejan una de la otra, lo que permite que el magma suba a la superficie y cree una nueva corteza oceánica.

Al mismo tiempo, en las fosas oceánicas, donde convergen dos placas, las placas se empujan hacia abajo y se reciclan de regreso a las profundidades de la Tierra. En su descenso, transportan carbono de regreso al interior de la Tierra, pero también liberan algo de CO₂ a través de la actividad volcánica.

Nuestro modelo muestra que el clima de invernadero del Cretácico fue causado por placas tectónicas que se movían muy rápido , lo que aumentó drásticamente las emisiones de CO₂ de las dorsales oceánicas.

En la transición al clima de la casa de hielo del Cenozoico, el movimiento de las placas tectónicas se ralentizó y las emisiones volcánicas de CO₂ comenzaron a disminuir. Pero para nuestra sorpresa, descubrimos un mecanismo más complejo oculto en el sistema de cintas transportadoras que implica la formación de montañas, la erosión continental y el entierro de los restos de organismos microscópicos en el lecho marino.

https://www.youtube.com/embed/waGHSfs_YRg?color=whiteEste video muestra los movimientos de las placas, el almacenamiento de carbono dentro de las placas tectónicas y la desgasificación de carbono a lo largo de las dorsales oceánicas y las zonas de subducción a lo largo del tiempo. Nuestro modelo de carbono muestra que estos procesos por sí solos no pueden explicar el enfriamiento global en la Era Cenozoica. Los efectos de la erosión de las rocas, que no se muestran aquí, jugaron un papel clave. Las flechas indican la velocidad de movimiento de la placa.

El efecto de enfriamiento oculto de la desaceleración de las placas tectónicas en el Cenozoico

Las placas tectónicas se ralentizan debido a las colisiones, lo que a su vez conduce a la formación de montañas , como el Himalaya y los Alpes formados en los últimos 50 millones de años. Esto debería haber reducido las emisiones volcánicas de CO₂ pero, en cambio, nuestro modelo de cinta transportadora de carbono reveló un aumento de las emisiones.

Rastreamos su origen hasta los sedimentos de aguas profundas ricos en carbono que son empujados hacia abajo para alimentar los volcanes, lo que aumenta las emisiones de CO₂ y cancela el efecto de la desaceleración de las placas.

Entonces, ¿cuál fue exactamente el mecanismo responsable de la caída del CO₂ atmosférico?

La respuesta está en las montañas que fueron responsables de frenar las placas en primer lugar y en el almacenamiento de carbono en las profundidades del mar.

Tan pronto como se forman las montañas, comienzan a erosionarse. El agua de lluvia que contiene CO₂ reacciona con una serie de rocas de montaña, descomponiéndolas. Los ríos llevan los minerales disueltos al mar. Luego, los organismos marinos usan los productos disueltos para construir sus caparazones, que finalmente se convierten en parte de los sedimentos marinos ricos en carbono.

A medida que se formaron nuevas cadenas montañosas, se erosionaron más rocas, lo que aceleró este proceso. Se almacenaron cantidades masivas de CO₂ y el planeta se enfrió, aunque algunos de estos sedimentos fueron subducidos con su desgasificación de carbono a través de volcanes de arco.

Cómo la tectónica de placas, las montañas y los sedimentos de aguas profundas han mantenido el clima 'Ricitos de oro' de la Tierra
La piedra caliza de los Acantilados Blancos de Dover es un ejemplo de sedimento marino rico en carbono, compuesto por los restos de diminutos esqueletos de carbonato de calcio del plancton marino. Crédito: Giel / Wikimedia , CC BY

La meteorización de rocas como posible tecnología de eliminación de dióxido de carbono

El Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC) dice que el despliegue a gran escala de métodos de eliminación de dióxido de carbono es «inevitable» si el mundo quiere alcanzar emisiones netas de gases de efecto invernadero cero.

La meteorización de rocas ígneas, especialmente rocas como el basalto que contiene un mineral llamado olivino, es muy eficiente para reducir el CO₂ atmosférico. Esparcir olivino en las playas podría absorber hasta un billón de toneladas de CO₂ de la atmósfera , según algunas estimaciones .

La velocidad del calentamiento inducido por el hombre actual es tal que reducir nuestras emisiones de carbono muy rápidamente es esencial para evitar un calentamiento global catastrófico. Pero los procesos geológicos, con algo de ayuda humana, también pueden tener su papel en el mantenimiento del clima «Ricitos de oro» de la Tierra.

Este estudio fue realizado por investigadores del EarthByte Group de la Universidad de Sydney , la Universidad de Australia Occidental, la Universidad de Leeds y el Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich utilizando el software de modelado de acceso abierto GPlates . Esto fue posible gracias a la Estrategia Nacional de Infraestructura de Investigación Colaborativa de Australia (NCRIS) a través de AuScope y la Oficina del Científico e Ingeniero Jefe, Departamento de Industria de NSW.


Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lee el artículo original .



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