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Perforación oceánica ilumina 55 millones de años del ciclo del carbono y la historia del clima

ANN ARBOR, Michigan.— Un estudio que se publica en la edición del 30 de agosto de la revista Nature proporciona, con detalle sin precedentes, la historia de un indicador crucial de la relación entre el ciclo de carbono de la Tierra y los procesos climáticos a lo largo de los últimos 55 millones de años.

En este período, cuando se sabe que la Tierra pasó de condiciones de “invernadero” a “refrigerador”, los océanos también experimentaron un cambio enorme en la profundidad de compensación de carbonato, o PCC. Definido como la profundidad más allá de la cual los minerales carbonatados, como la calcita, se disuelven completamente, el PCC fluctúa con el tiempo: se torna menos profundo en los períodos cálidos y se profundiza cuando prevalecen las condiciones de la era del hielo.

En el artículo de Nature el oceanógrafo Ted C. Moore, de la Universidad de Michigan, y sus colegas presentan un registro detallado y cuantificable de cuánto ha variado del PCC durante la historia geológica reciente.

“Estos resultados proporcionan una comprensión mejor del ciclo de carbono de la Tierra y, especialmente, el enfriamiento más bien abrupto, hablando en términos geológicos, del clima que ocurrió hace 33,7 millones de años”, dijo Moore, profesor emérito en el Departamento de Ciencias de la Tierra y Ambientales.

El estudio, que se apoya en las muestras de sedimento del fondo marino recolectadas durante un par de expediciones en 2009 a bordo del JOIDES Resolution (JOIDES es la sigla en inglés para Instituciones Oceanográficas Conjuntas para el Muestreo de Tierra Profunda) demuestra que hace 55 millones de años el PCC del Océano Pacífico se ubicaba a un promedio de unos 3.200 metros bajo la superficie del mar. Al enfriarse la Tierra, sin embargo, el PCC se hundió llegando en su punto más profundo a unos 4.400 metros hace de 11 millones a 13 millones de año. Hoy el PCC del Pacífico se encuentra a menos de 4,8 kilómetros de profundidad y se cree que está subiendo como resultado del cambio climático moderno inducido por la actividad humana.

“El cambio a largo placo del PCC y los cambios en la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera terrestre resultan, ambos, de variaciones en la forma en que el carbono es procesado por la Tierra”, dijo el co autor del estudio, Mitchel Lyle, un geocientífico de la Universidad A&M de Texas que codirigió la segunda de las dos expediciones.

“El añadido de las reservas geológicas de carbono en los océanos y la atmósfera, mediante la combustión de carbón o petróleo, por ejemplo, causa que los océanos se tornen más acídicos y hace que la atmósfera y los océanos aumenten de temperatura”, dijo Lyle. “Este nuevo registro del PCC es un paso importante hacia la comprensión de la manera en que el sistema del carbono se equilibra en períodos largos”.

El Océano Pacífico ha seguido siendo el océano más grande de la Tierra por millones de años. Hoy cubre un tercio de la superficie del planeta y su región ecuatorial productiva desempeña un papel muy importante en el ciclo global del carbono y los patrones de clima a largo plazo. A lo largo de cuatro meses el buque de perforación JOIDES Resolution, operado por la Organización estadounidense de Aplicación a nombre de la Fundación Nacional de Ciencia y el Programa Integrado de Perforación Oceánica (IODP por su sigla en inglés), perforó casi 6.400 metros de muestras en ocho sitios diferentes en el centro de la cuenca del Pacífico.

“A menudo discutimos sobre el cambio climático global inducido por el dióxido de carbono producido por los humanos. Sin embargo en la escala geológica de millones de años hay otros procesos que determinan el ciclo del carbono”, dijo el autor principal Heiko Pälike, un geocientífico de la Universidad de Bremen que codirigió la primera expedición. Los volcanes son una importante fuente natural de dióxido de carbono atmosférico, en tanto que el desgaste de las rocas carbonatadas puede retirar el gas de la atmósfera. “El balance total de estos procesos se refleja en el PCC”, dijo Pälike.

En el estudio que publicará Nature, Pälike, Lyle y sus coautores demuestran que, en el Pacífico ecuatorial, el PCC no siguió una senda en una sola dirección a las profundidades a medida que se enfrió el planeta. Más bien los datos revelan cinco intervalos antes de 33 millones atrás durante los cuales el PCC fluctuó hacia arriba y hacia abajo en una franja de entre 200 y 915 metros, y por lo menos otras cuatro excursiones mayores en los últimos 20 millones de años.

“Estos acontecimientos, que a menudo son similares a las fases de calentamiento y enfriamiento, persistieron entre 250.000 y un millón de años”, dijo Pälike.

Esas variaciones resultaron de diferencias menores entre cuánto calcio se añadía a los océanos por la erosión y cuánto dióxido de carbono agregaban las erupciones volcánicas al sistema de océanos y atmósfera. El ciclo del carbono entre la superficie del mar y el océano profundo complicó aún más la situación.

“El entendimiento de los procesos que causaron estas variaciones del PCC proporcionará nuevas luces importantes acerca de cómo están vinculados el ciclo del carbono y el clima”, indicó Lyle. “Y eso nos ayudará a entender mejor cómo y cuándo se nivelará el aumento actual de dióxido de carbono atmosférico”.

El Programa Integrado de Perforación Oceánica es un programa internacional de investigación dedicado al avance del conocimiento científico de la Tierra mediante la perforación, la toma de muestras y la observación del fondo marino profundo. El JOIDES resolution es una nave de investigación científica operada por la Organización estadounidense de Aplicación del IODP. La Universidad A&M de Texas, el Observatorio Terrestre Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia, y el Consorcio para el Liderazgo Océanico componen la Organización estadounidense de Aplicación.

El Programa Integrado de Perforación Oceánica tiene el apoyo de dos agencias: la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos y el Ministerio de Educación, Cultura, Deportes, Ciencia y Tecnología de Japón. Otros apoyos para el programa provienen del Consorcio Europeo para la Perforación de Investigación Oceánica, el Consorcio IODP de Australia y Nueva Zelanda, el Ministerio de Ciencias de la Tierra de India, el Ministerio de ciencia y Tecnología de China, y el Instituto de Geociencias y Recursos Minerales de Corea del Sur.