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El Carbono causó la extinción hace 250 millones de años

Título Original en Inglés: When Carbon Caused Extinction

Los investigadores están estudiando un evento de extinción ocurrido hace 250 millones de años para aprender más sobre el ciclo del carbono en la Tierra actual. Sus resultados pueden ayudar a entender el futuro del clima terrestre y, en última instancia, de la vida en nuestro planeta.

Hace aproximadamente 250 millones de años, una impresionante cantidad de especies desapareció de la tierra. Este acontecimiento de extinción masiva puede entregar pistas de los cambios globales actuales en el ciclo del carbono, según Jonathan Payne, Profesor Auxiliar de Ciencias Geológicas y Ambientales. Payne, un paleobiólogo que comenzó a trabajar en la Facultad de Stanford en 2005, estudia la extinción Pérmica-Triásica y los 4 millones de años siguientes de inestabilidad en el ciclo global del carbono. En la publicación de julio del Boletín de la Sociedad Geológica Americana, Payne presentó evidencias de que una rápida y masiva liberación de carbono pudo haber disparado esta extinción.

"La gente señala el registro fósil como el lugar en donde podemos aprender sobre cómo nuestras acciones pueden afectar hoy el curso futuro de la evolución", dice Payne. "Y esto es, ciertamente, la verdad: El registro geológico profundo proporciona el contexto para los acontecimientos modernos. Podemos extraviar procesos muy importantes o subestimar la magnitud de cambios en el futuro usando solamente los últimos miles de años como línea de fondo".

El Gran Banco de Guizhou

En China del sur, Jonathan Payne buscando pistas de un acontecimiento de extinción de 250 millones de años de antigüedad. Crédito: Universidad de Stanford

Payne ha pasado los últimos cinco años desenterrando el registro geológico profundo en China del sur. Los lechos fósiles de piedra caliza, de un kilómetro de profundidad, en el Gran Banco de Guizhou se formaron en aguas poco profundas del océano durante los períodos Pérmico Tardío y Triásico Temprano. A medida que el fondo marino se hundía, las nuevas capas de piedra caliza se formaban encima de las más profundas y antiguas. Desde entonces, la tectónica de placas ha ido volteando estas rocas hasta dejarlas en posición vertical. Ahora, Payne y sus colegas pueden caminar hacia el pasado al atravesar estas capas antes horizontales.

Los lechos fósiles marinos tales como éstos ofrecen dos ventajas para alguien que estudia amplios patrones en la historia de la vida, según Payne. Debido a que las aguas del océano cubren áreas grandes por largos períodos de tiempo y protegen, en cierto modo, a las rocas subyacentes contra la erosión, los lechos fósiles marinos tienden a ser físicamente más grandes y cubren un período de tiempo más extenso con una resolución temporal más fina.

Más del 90 por ciento de todas las especies marinas desapareció del Gran Banco de Guizhou y de otras formaciones fósiles de finales de período Pérmico hace 250 millones de años. Las plantas y los animales terrestres sufrieron pérdidas similares. Douglas Erwin, curador de la colección de invertebrados paleozoicos del Museo Nacional de Historia Natural Smithsonian, denomina a este acontecimiento "la crisis de la biodiversidad más grande en la historia de la vida". Transcurrió un período de tiempo inusualmente largo antes de que la diversidad biológica comenzara a reaparecer. Los científicos discrepan sobre las causas de esta extinción. Sin embargo, casi todas las explicaciones citan los altos niveles de gases de invernadero, incluyendo bióxido de carbono, bajos niveles de oxígeno en los océanos y altos niveles de gases tóxicos.

Las Columnas de Basalto Siberianas

Jiayong Wei, colega de Payne, examinando un bloque de piedra caliza microbiana de una época triásica temprana. Crédito: Universidad de Stanford

En 1991, los científicos divulgaron que el mayor acontecimiento volcánico conocido de los últimos 600 millones de años ocurrió al mismo tiempo que la extinción de finales del Pérmico. El magma se abrió paso a través de regiones de la corteza terrestre ricas en antracita (carbón fósil) y cubrió un área del tamaño de Estados Unidos continental con una capa de basalto de hasta 6 kilómetros de espesor. Las erupciones que formaron las columnas de basalto siberianas no sólo lanzaron en la atmósfera ceniza, rocas y gases tóxicos, sino que también podrían haber calentado la antracita y liberado extensas cantidades de bióxido de carbono y de metano en la atmósfera.

La liberación rápida de estos gases de invernadero habría causado que los océanos, en primer lugar, se volvieran ácidos y después se sobresaturaran con carbonato de calcio. En el boletín de julio, Payne presenta evidencia de que los lechos subacuáticos de piedra caliza alrededor del mundo se erosionaron en el momento de la extinción de finales del Pérmico. Este hallazgo, unido a la evidencia geoquímica de cambios en la abundancia relativa de isótopos de carbono, sugiere fuertemente un ambiente marino ácido en el tiempo de la extinción. La capas de roca que cubrir esta superficie erosionada incluyen cristales de carbonato, que indican océanos supersaturados con carbonato de calcio.

"Esta extinción de finales del Pérmico está comenzando a lucir un poco como el mundo en el que vivimos ahora", dice Payne. "La buena noticia, si la hay, es que todavía no hemos lanzado tanto carbono en la atmósfera como el que se presume necesario para una extinción como la de finales del Pérmico. Llegar o no hasta ese sombrío futuro depende en gran parte de las decisiones políticas futuras y de lo que sucederá en los siguientes doscientos años".

Arrecifes de Coral

Payne planea aprender más sobre las causas y las consecuencias de este acontecimiento de extinción masiva este verano. Tres estudiantes se reunirán con él en China meridional para cuatro semanas de estudios de campo.

Si la actividad volcánica lanzara suficientes cantidades de carbón en el aire en un plazo menor a los 100.000 años, la Tierra se enfriaría transitoriamente y luego experimentaría un prolongado período de calentamiento global, dice Payne. Este verano, Ellen Schaal, estudiante graduada del Departamento de Geología y Ciencias de la Tierra, utilizará un índice geoquímico para intentar entender cómo cambió el clima durante el período de finales del Pérmico.

Provincia de Guizhou, China del sur. Crédito: Turismo del Sur de China

Otros dos estudiantes examinarán estructuras de arrecifes de coral. El Gran Banco de Guizhou contiene arrecifes fosilizados un poco antes y un poco después de este acontecimiento de extinción. La estudiante de grado Mindi Summers espera describir la estructura ecológica de los arrecifes de coral un poco antes de la extinción, y el estudiante graduado Brian Kelley estudiará el desarrollo y la diversificación de los arrecifes después de que el ciclo global del carbono comenzara a estabilizarse.

Las comunidades de arrecifes son una especie de canario en la mina (N.T.: en las minas de carbón solía utilizarse un canario para alertar del escape de gases tóxicos, cuando el canario moría era porque se había producido un escape peligroso y debía abandonarse la mina lo más rápido posible), explica Payne. Hoy, la salud del arrecife de coral se considera una medida de estabilidad ambiental. Cuando son sometidos a tensión por condiciones ambientales, las algas abandonan el arrecife, y éste pierde su color -y una razón por la que las algas pueden irse es la temperatura-. Por ejemplo, cuando las temperaturas del océano se elevan durante los años de la corriente de El Niño, los corales se blanquean. Este tipo de respuesta inmediata al cambio ambiental es difícil de rastrear en el registro geológico.

"Esperamos reconciliar los procesos a corto plazo que observamos en el funcionamiento del mundo moderno con las escalas de muy largo plazo observadas en el registro geológico", dice Seth Finnegan, estudiante de posgrado en el laboratorio de Payne.

Los co-autores del trabajo de investigación son Daniel Lehrmann, David Follett y Margaret Seibel de la Universidad de Wisconsin-Oshkosh; Lee Kump y Anthony Riccardi de la Universidad Estatal de Pennsylvania; Demir Altiner de la Universidad Técnica del Medio Oriente; Hiroyoshi Sano de la Universidad Kyushu; y Jiayong Wei del Reconocimiento Geológico Guizhou. El estudio fue patrocinado por la Fundación Nacional de Ciencia, el Instituto de Astrobiología de la NASA y Sigma Xi.

El trabajo de campo de este verano es patrocinado por la Sociedad Geográfica Nacional (National Geographic Society) y el Fondo de Investigaciones Petroleras (Petroleum Research Fund) (administrado por la Sociedad Química Americana (American Chemical Society)).

Traducido al español por Leonardo Montero Flores
Fuente: Astrobiology Magazine