Si la historia de la Tierra fuera un año calendario, los humanos no aparecerían hasta los últimos minutos antes de la medianoche del 31 de diciembre. Durante el Eón Proterozoico (hace entre 2.500 y 543 millones de años), el Sol era todavía una estrella joven, mucho más tenue que hoy, y la Tierra necesitaba un efecto invernadero más fuerte para compensar y mantener temperaturas habitables para las primeras formas de vida del planeta.
Por Kendall Cooper, Universidad Estatal de Florida
Una nueva investigación de la profesora adjunta de Geología de la Universidad Estatal de Florida, Emily Stewart, desafía las suposiciones sostenidas durante mucho tiempo de que la actividad volcánica fue responsable de crear el calor que sustentó la vida temprana en la Tierra.
El trabajo de Stewart ha revelado evidencia de que el dióxido de carbono emitido por las rocas metamórficas generó el efecto aislante necesario para que los organismos sobrevivan.
En septiembre se publicó en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias un artículo titulado «Mayor liberación metamórfica de CO 2 en la Tierra Proterozoica», del que Stewart fue coautor junto con Donald Penman, profesor adjunto de geología en la Universidad Estatal de Utah .
«Al estudiar las formas en que los procesos geológicos antiguos modulaban la temperatura en el pasado de la Tierra, podemos comprender mejor la sensibilidad climática y predecir cómo podrían funcionar los procesos geológicos en el contexto del cambio climático provocado por el hombre», dijo Stewart. «Además, comprender cómo el carbono se mueve naturalmente dentro y fuera de las rocas puede brindar información a la ciencia de vanguardia y ayudar a resolver los desafíos de ingeniería que presenta la aceleración de los procesos de regulación del carbono de la Tierra para combatir el cambio climático».
En la atmósfera, el dióxido de carbono funciona como una manta que aísla al planeta: cuanto más dióxido de carbono hay, más gruesa es la manta. El Eón Proterozoico fue testigo del surgimiento de algunas de las primeras formas de vida de la Tierra, incluidos pequeños organismos de cuerpo blando similares a las medusas y los gusanos actuales. Como el sol era mucho más tenue en esa época, la Tierra compensó este fenómeno aumentando gradualmente la cantidad de carbono atmosférico a lo largo de millones de años.
Antes de estos hallazgos, los científicos creían que el gas provenía principalmente de la actividad volcánica , que comenzó hace unos 3.800 millones de años, mucho antes del Eón Proterozoico. Sin embargo, mediante simulaciones generadas por computadora y modelos matemáticos, el equipo descubrió que las rocas contribuyeron al efecto invernadero del Proterozoico. Cuando la corteza terrestre calienta y presuriza las rocas de carbonato y silicato, el proceso metamórfico libera dióxido de carbono, lo que calienta el planeta.
Stewart y Penman descubrieron que la desgasificación de dióxido de carbono metamórfico (o la liberación de gas de los materiales al aire) durante el Eón Proterozoico habría producido una concentración de carbono atmosférico cuatro veces mayor que las tasas de desgasificación geológica modernas observadas antes de 1750, en el período anterior a la Revolución Industrial.
«Cuando un geólogo dice ‘moderno’, normalmente se refiere a los últimos 500 millones de años de la historia de la Tierra después de la explosión de vida del Cámbrico», dijo Stewart. «Este artículo compara las concentraciones atmosféricas preindustriales y proterozoicas, pero el flujo de carbono impulsado por el hombre, o la alta tasa a la que se libera dióxido de carbono a la atmósfera en la actualidad, eclipsa por completo todas estas cuestiones geológicas».
La atmósfera es sólo una parte del ciclo más amplio del carbono de la Tierra. El ciclo también involucra al océano, las plantas, los animales, las rocas y los organismos en descomposición. Mientras que el océano absorbe grandes cantidades de carbono de la atmósfera, la fuerza impulsora detrás de la acidificación de los océanos debido al cambio climático , las plantas utilizan la luz solar para convertir y almacenar carbono en sus tejidos. Después de que los animales consumen plantas, exhalan dióxido de carbono de regreso a la atmósfera.
Aunque las rocas pueden parecer fijas e inmutables en comparación, la investigación de Stewart y Penman aporta pruebas de que históricamente las rocas han desempeñado un papel más importante en el ciclo del carbono de lo que se creía originalmente. Hoy en día, las rocas pueden funcionar tanto como fuente de carbono como sumidero.
«Muchas personas, incluido yo mismo, consideraban que la descarbonatación metamórfica era un proceso de fondo en el reciclaje del carbono», afirmó Penman. «Esta investigación demuestra que la tasa de liberación de dióxido de carbono puede cambiar con el tiempo, está relacionada con otros componentes del ciclo del carbono y puede provocar cambios en el carbono atmosférico de maneras que no se habían considerado anteriormente».
Para probar la hipótesis de que las rocas metamórficas desempeñaron un papel más importante en el calentamiento del Proterozoico de lo que se creía anteriormente, Stewart y dos de sus estudiantes de doctorado (Kanwa Sengupta y Sayantan Saha) realizarán trabajo de campo a lo largo del Cinturón Metasedimentario Central en Ontario, Canadá.
«Lo que más me gusta de la geología es que es un portal al pasado», dijo Stewart. «Se puede mirar 300.000 años atrás a través de la arqueología, pero la Tierra tiene 4.600 millones de años y examinar el registro de rocas es la única forma de acceder a la mayor parte de la historia de nuestro planeta».
Más información: EM Stewart et al, Enhanced metamorphic CO 2 release on the Proterozoic Earth, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2024). DOI: 10.1073/pnas.2401961121
