Cómo cambió Gaia a lo largo de los tiempos. Un nuevo estudio de la era cenozoica

Ugo Bardi

Desde Florencia, Italia

¿Quería pruebas de que el CO₂ determina la temperatura de la superficie de la Tierra? Aquí está su prueba. Otro resultado fascinante de la ciencia del clima que apareció en un artículo reciente sobre «Ciencia» (a recent paper on “Science”). Resume lo que sabemos sobre las temperaturas y las concentraciones de CO₂durante los últimos 66 millones de años, y las temperaturas se muestran codificadas por colores. Si desea ver ambos conjuntos de datos en forma gráfica, ahí lo tiene; del mismo periódico.

Aquí también se ven otros elementos del ecosistema afectados por las temperaturas. Los casquetes polares y el nivel del mar van a la par con las temperaturas, y la biosfera también. Estos no son resultados revolucionarios, pero confirman el panorama que había ido surgiendo durante más de un siglo de arduo trabajo.

El Cenozoico comenzó después de la gran extinción de la era anterior, el Mesozoico, cuando los dinosaurios (al menos los tipos no aviares) fueron aniquilados. Al principio, las temperaturas subieron a niveles casi 15 grados C más altos que los actuales. Luego, la atmósfera fue derivando hacia temperaturas cada vez más bajas hasta llegar a la época que llamamos “Pleistoceno”, donde comenzó un ciclo de glaciaciones e inter glaciaciones, inicialmente con un período de unos 41.000 años, luego de 100.000 años. Durante todo el Cenozoico, la concentración de CO₂ siempre cambió al ritmo de las temperaturas. Las altas concentraciones de CO₂ significan una Tierra caliente; lo contrario también se cumple. Hoy todo está cambiando de nuevo: la concentración de CO₂ y la temperatura aumentan rápidamente.

El gran ciclo cenozoico nos ofrece algunas certezas y algunos problemas sin resolver. La física nos dijo hace mucho tiempo que el CO₂ debería afectar las temperaturas planetarias. Evidentemente, lo hace. Lo hace principalmente de forma indirecta, provocando la liberación de vapor de agua, que es un gas de efecto invernadero más potente y más concentrado. También podemos descartar un papel importante de los cambios en la irradiación solar: no hay evidencia de que el Sol haya cambiado su producción lo suficiente y en la dirección correcta durante el Cenozoico.

Y aquí estamos con una pregunta fundamental: “¿Por qué pasó todo eso?” ¿Qué provocó que el sistema Cenozoico variara la concentración de CO₂ atmosférico y pasara por este ciclo de temperaturas, primero calentándose y luego enfriándose?

La atmósfera no es un depósito estático de CO₂. Su concentración es el resultado de la interacción dinámica entre entrada y salida. Puede pensar en la atmósfera como una bañera con grifo y lavabo. El nivel del agua está determinado por el equilibrio entre la entrada y la salida. Lo mismo ocurre con el CO₂.

Por supuesto, durante el Cenozoico, no había humanos que quemaran combustibles fósiles y la principal fuente de CO₂ era la emisión de gases de las profundidades de la Tierra. Incluso hoy en día, los volcanes emiten continuamente CO₂ y metano (CH₄) que luego las bacterias transforman en CO₂. En el otro extremo de la bañera atmosférica, el CO₂ se elimina principalmente mediante una reacción química llamada “erosión de silicatos” que transforma el CO₂en carbonatos. También se elimina por sedimentación y entierro de materia orgánica.

Imagen de: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2018JB016460

Por lo tanto, podríamos interpretar la disminución de las concentraciones de CO₂durante el Cenozoico como una desgasificación volcánica menos intensa o como una erosión/sedimentación más rápida del silicio. O tal vez ambos porque los dos están relacionados y forman un gran ciclo que abarca millones de años. El carbono es continuamente empujado hacia las profundidades de la Tierra en las zonas de subducción de los continentes y reemitido desde los volcanes.

En la actualidad, hay algunos indicios de una reducción del vulcanismo (some indication of reduced volcanism) durante el Cenozoico, pero, en general, parece que la disminución del CO₂ puede estar relacionada principalmente con un factor evolutivo: el aumento de la actividad de la biosfera que condujo a una tasa más rápida de sedimentación de carbón orgánico. Por ejemplo, un factor importante en este aumento puede haber sido la evolución de las ballenas barbadas (the evolution of baleen whales). En cualquier caso, parece que existe un desequilibrio entre el grifo y el desagüe de la bañera atmosférica. Si no se ve afectado por otros factores, el clima tiende a enfriarse a lo largo de decenas de millones de años.

Esta tendencia se ve interrumpida e invertida esporádicamente por los fenómenos volcánicos denominados “Grandes Provincias Ígneas” (LIP, por sus siglas en inglés) que devuelven a la atmósfera enormes cantidades de carbono sedimentado, con el consiguiente calentamiento. Fue uno de estos LIP el que provocó la extinción de los dinosaurios y marcó el comienzo de la era Cenozoica. Pero no ha habido LIP importantes durante el Cenozoico, por lo que la tendencia al enfriamiento se ha mantenido.

¿Y ahora? Los humanos han desempeñado el papel de una gran provincia ígnea al movilizar nuevamente una gran cantidad de carbono enterrado en rocas sedimentarias (lo llaman “combustibles fósiles”). Al empujar este carbono a la atmósfera, la Tierra retrocede a lo largo de la curva de temperatura cenozoica: se está calentando nuevamente. Actualmente ya hemos alcanzado las concentraciones de CO₂ de hace unos 15 millones de años. La Tierra era considerablemente más cálida en aquella época, pero en general no era enormemente diferente de lo que es hoy. El problema es que los humanos siguen emitiendo dióxido de carbono y eso empujará al sistema hacia temperaturas cada vez más altas.

¿Cuánto más alto? Difícil de decir. El efecto del CO₂sobre la temperatura es claro, pero su intensidad varía dependiendo de varios factores: albedo, transiciones de fase de vapor de agua, otros gases de efecto invernadero y más. En general, todavía puede ser posible mantener el aumento de la temperatura dentro de límites aceptables si los humanos suspenden las emisiones lo suficientemente rápido y si logran mantener la biosfera funcionando a niveles de actividad que enfrían el planeta. Los bosques (forests) y las ballenas (whales) pueden hacer mucho para limitar el calentamiento.

¿Y si fallamos? Bueno, Gaia pasará por otro gran pulso de calentamiento, como el de principios del Cenozoico. Provocará una extinción gigante, pero la biosfera debería sobrevivir y recuperarse. Entonces, los mismos factores que provocaron el lento enfriamiento del Cenozoico provocarán un enfriamiento gradual de la nueva era que durará decenas de millones de años. Quizás será nuevamente interrumpido por una nueva gran provincia ígnea. O, quién sabe, por algunas inteligentes criaturas parecidas a monos que volverán a caer en el hábito suicida de quemar combustibles fósiles, como hicieron los humanos. Lo único seguro es que esta nueva era no se llamará “Antropoceno” porque no habrá humanos (antropoides) en ella.

Gaia ya es una anciana, pero todavía es fuerte y vital, y puede que viva varios cientos de millones de años más antes de que el Sol se caliente demasiado para que sobreviva la vida en la Tierra. Y, como siempre, ella sabe más.