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Los elevados niveles de CO₂ en la atmósfera pueden explicar las altas
temperaturas de la aún joven
Tierra de
hace tres o cuatro mil millones de años. En aquella época, nuestro Sol
brillaba con solo el 70 u 80 por ciento de su intensidad actual. Sin embargo,
el clima de la joven Tierra era aparentemente bastante cálido porque apenas
había hielo glacial. Este fenómeno se conoce como la "paradoja del Sol joven y débil". Sin un gas de efecto invernadero eficaz, la joven Tierra se habría
congelado en un trozo de hielo. Si el CO₂, el metano o un gas de efecto
invernadero totalmente diferente calentó el planeta Tierra es
un tema de debate entre los científicos.
Una nueva investigación realizada por el Dr. Daniel Herwartz de
la Universidad de Colonia, el profesor Dr. Andreas Pack de la Universidad de
Göttingen y el profesor Dr. Thorsten Nagel de la Universidad de Aarhus
(Dinamarca) sugiere ahora que los altos niveles de CO₂ son una explicación
plausible. Esto también resolvería otro problema geocientífico:
las
temperaturas
oceánicas aparentemente demasiado altas. El estudio aparece ahora en la revista Proceedings of the National Academy
of Sciences.
Una cuestión muy debatida en las ciencias de la Tierra
es la de las temperaturas de los primeros océanos. Hay pruebas de que eran muy
calientes. Las mediciones de isótopos de oxígeno en rocas calizas o silíceas
muy antiguas, que sirven de geotermómetros, indican temperaturas del agua de mar superiores a los 70º C. Unas
temperaturas más bajas solo habrían sido posibles si el agua de mar hubiera
cambiado su composición isotópica de oxígeno. Sin embargo, esto se consideró
durante mucho tiempo improbable.
Los modelos del nuevo estudio
muestran que los altos niveles de CO₂ en la atmósfera pueden proporcionar una
explicación, ya que también habrían causado un cambio en la composición del
océano.
"Los altos niveles de CO₂ explicarían así dos fenómenos a la vez: primero,
el clima cálido de la Tierra, y segundo, por qué los geotermómetros
parecen mostrar agua de mar caliente. Teniendo en cuenta la diferente
proporción de isótopos de oxígeno del agua de mar, llegaríamos a
temperaturas más cercanas a los 40º C", afirma Daniel Herwartz, de la Universidad de Colonia.
Es
posible que también hubiera mucho metano en la atmósfera. Pero eso no habría
tenido ningún efecto en la composición del océano. Por tanto, no explicaría
por qué el geotermómetro de oxígeno indica temperaturas demasiado altas. "Ambos fenómenos solo pueden explicarse por los altos niveles de CO₂", añadió Herwartz. Los autores estiman que la cantidad total de CO₂ fue de
aproximadamente un bar. Eso sería como si toda la atmósfera actual estuviera
formada por CO₂.
"Hoy en día, el CO₂ es solo una traza de gas en la atmósfera. Comparado
con eso, un bar parece una cantidad absurdamente grande. Sin embargo, si
observamos nuestro planeta hermano, Venus, con sus aproximadamente 90
bares de CO₂, podemos poner las cosas en perspectiva", explica Andreas Pack, de la Universidad de Göttingen.
En la
Tierra, el CO₂ acabó siendo retirado de la atmósfera y del océano y almacenado
en forma de carbón, petróleo, gas y pizarras negras, así como en la piedra
caliza. Estos depósitos de carbono se encuentran principalmente en los
continentes. Sin embargo, la joven Tierra estaba cubierta en gran parte por
océanos y apenas había continentes, por lo que la capacidad de almacenamiento
de carbono era limitada.
"Eso también explica los enormes niveles de CO₂ de la Tierra joven desde
la perspectiva actual. Al fin y al cabo, hace unos 3.000 millones de años,
la tectónica de placas y el desarrollo de masas de tierra en las que se
podía almacenar el carbono durante un largo periodo de tiempo acababan de
cobrar velocidad", explicó Thorsten Nagel, de la Universidad de Aarhus.
Para el
ciclo del carbono, el inicio de la tectónica de placas lo cambió todo. Las
grandes masas de tierra con montañas permitieron una meteorización más rápida
de los silicatos, que convirtieron el CO₂ en piedra caliza. Además, el carbono
quedó efectivamente atrapado en el manto terrestre al
subducirse las placas oceánicas. Así, la tectónica de placas
hizo que el contenido de CO₂ en la atmósfera disminuyera bruscamente. Las
repetidas edades de hielo demuestran que la Tierra se volvió
significativamente más fría.
"Estudios anteriores ya habían indicado que el contenido de piedra caliza
en los antiguos basaltos apuntaba a un fuerte descenso de los niveles de
CO₂ atmosférico. Esto encaja bien con un aumento de los isótopos de
oxígeno en la misma época. Todo indica que el contenido de CO₂ atmosférico
disminuyó rápidamente tras el inicio de la tectónica de placas", concluyó Daniel Herwartz. Sin embargo, en este contexto "rápidamente" se refiere a varios cientos de millones de años.
Fuentes, créditos y referencias:
“A CO2 greenhouse efficiently warmed the early Earth and
decreased seawater 18O/16O before the onset of plate
tectonics” by Daniel Herwartz, Andreas Pack and Thorsten J. Nagel, 1 June
2021, Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2023617118