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Los efectos de las antiguas emisiones de carbono sugieren posibles escenarios para el clima futuro

Una liberación masiva de gases de efecto invernadero, probablemente provocada por la actividad volcánica, provocó un período de calentamiento global extremo conocido como Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno (PETM) hace unos 56 millones de años. Un nuevo estudio ahora confirma que ese PETM fue precedido por un episodio más pequeño de calentamiento y acidificación de los océanos causado por un crecimiento explosivo más breve de emisiones de carbono.

Estos hallazgos, publicados el 16 de marzo en Science Advances, indican que la cantidad de carbono liberado a la atmósfera durante este evento previo fue aproximadamente igual a las emisiones de carbono acumuladas en la actualidad por la quema de combustibles fósiles y otras actividades humanas. Como resultado, el evento previo de corta duración representa lo que podría suceder si se pueden detener rápidamente las emisiones actuales, mientras que el calentamiento global mucho más extremo del PETM muestra las consecuencias de continuar liberando carbono a la atmósfera al ritmo actual.


«Fue un eructo de carbono de corta duración equivalente a lo que ya hemos liberado por emisiones antropogénicas», dijo el coautor James Zachos, profesor de ciencias planetarias y de la Tierra y presidente de Ida Benson Lynn de Ocean Health en UC Santa Cruz. «Si eliminásemos las emisiones hoy, ese carbono eventualmente se disolvería en las profundidades del mar, y su señal desaparecería, porque el reservorio de aguas profundas es muy grande».

Este proceso tomaría cientos de años, mucho tiempo para los estándares humanos, pero corto en comparación con las decenas de miles de años que le tomó al sistema climático de la Tierra recuperarse del PETM más extremo.

Los nuevos hallazgos se basan en un análisis de sedimentos marinos que se depositaron en aguas poco profundas a lo largo de la costa atlántica de los EE.UU. y que ahora forman parte de la llanura costera del Atlántico. En el momento del PETM, los niveles del mar eran más altos y gran parte de los estados de Maryland, Delawarey Nueva Jersey estaban bajo el agua. El Servicio Geológico de EE.UU. (USGS) ha perforado núcleos de sedimentos de esta región, los que los investigadores utilizaron para el estudio.

El PETM está marcado en los sedimentos marinos por un cambio importante en la composición de isótopos de carbono, y otra evidencia de cambios dramáticos en la química del océano como resultado de que el océano absorbe grandes cantidades de dióxido de carbono de la atmósfera. Los sedimentos marinos contienen las conchas microscópicas de diminutas criaturas marinas llamadas foraminíferos, que vivían en las aguas superficiales del océano. La composición química de estas conchas registra las condiciones ambientales en las que se formaron y revela evidencia de temperaturas más cálidas del agua superficial y acidificación del océano.

El autor principal, Tali Babila, comenzó el estudio como becario postdoctoral trabajando con Zachos en UC Santa Cruz y ahora está en la Universidad de Southampton, Reino Unido. Los nuevos métodos analíticos que desarrollaron en Southampton permitieron a los investigadores analizar la composición de isótopos de boro de foraminíferos individuales para reconstruir en una imagen detallada el récord de acidificación de los océanos. Esto fue parte de un conjunto de análisis geoquímicos que utilizaron para reconstruir los cambios ambientales durante el evento previo y el PETM principal.

«Antes se necesitaban miles de caparazones fósiles de foraminíferos para la medición de isótopos de boro. Ahora podemos analizar un solo caparazón, que es solo del tamaño de un grano de arena», dijo Babila.

La evidencia de un evento de calentamiento previo se había identificado antes en los sedimentos de la sección continental en la cuenca Big Horn en Wyoming, y en algunos otros sitios. Sin embargo, no estaba claro si se trataba de una señal global, ya que no se encontraba en los núcleos de sedimentos de aguas profundas. Zachos dijo que esto tiene sentido porque las tasas de sedimentación en las profundidades del océano son lentas y la señal de un evento de corta duración se perdería debido a la mezcla de sedimentos por la vida marina que habita en el fondo.

«La mejor esperanza de ver la señal sería en cuencas marinas poco profundas, donde las tasas de sedimentación son más altas», dijo. «El problema allí es que la deposición es episódica y la erosión es más probable. Por lo tanto, no hay una alta probabilidad de capturarla».

El USGS y otros han perforado numerosos núcleos de sedimentos (secciones) a lo largo de la llanura costera del Atlántico. Los investigadores encontraron que el PETM está presente en todas esas secciones, y varias también capturan el evento previo. Dos secciones de Maryland (en South Dover Bridge y Cambridge-Dover Airport) son el foco del nuevo estudio.
«Aquí tenemos la señal completa, y otro par de lugares capturan parte de ella. Creemos que es el mismo evento que encontraron en la cuenca de Bighorn», dijo Zachos.

Basándose en sus análisis, el equipo concluyó que la señal previa en las secciones de Maryland representa un evento global que probablemente duró algunos siglos, o posiblemente varios milenios, como máximo.

Los dos picos de carbono, el previo de corta duración, y las emisiones de carbono mucho más grandes y prolongadas que impulsaron el PETM, llevaron a mecanismos y escalas de tiempo profundamente diferentes para la recuperación del ciclo del carbono y el sistema climático de la Tierra. El carbono absorbido por las aguas superficiales durante el evento previo se mezcló con las profundidades del océano en aproximadamente mil años. Sin embargo, las emisiones de carbono durante el PETM excedieron la capacidad de amortiguación del océano, y la eliminación del exceso de carbono dependió de procesos mucho más lentos, como la erosión de las rocas de silicato durante decenas de miles de años.

Zachos señaló que existen diferencias importantes entre el sistema climático de la Tierra actual y el que había durante el Paleoceno, en particular la presencia de capas de hielo polares en la actualidad, que aumentan la sensibilidad del clima al calor del efecto invernadero.
Además de Babila y Zachos, los coautores del artículo son Gavin Foster y Christopher Standish de la Universidad de Southampton; Donald Penman en la Universidad Estatal de Utah; Monika Doubrawa, Robert Speijer y Peter Stassen en KU Leuven, Bélgica; Timothy Bralower en la Universidad Estatal de Pensilvania; y Marci Robinson y Jean Self-Trail en el USGS. Este trabajo fue financiado en parte por la Fundación Nacional de Ciencias.

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Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por la Universidad de California-Santa Cruz. Original escrito por Tim Stephens. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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Referencia de la publicación:
Tali L. Babila, Donald E. Penman, Christopher D. Standish, Monika Doubrawa, Timothy J. Bralower, Marci M. Robinson, Jean M. Self-Trail, Robert P. Speijer, Peter Stassen, Gavin L. Foster, James C .Zachos. Surface ocean warming and acidification driven by rapid carbon release precedes Paleocene-Eocene Thermal Maximum. Science Advances, 2022; 8 (11) DOI: 10.1126/sciadv.abg1025

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Los meteoritos que contribuyeron a la formación de la Tierra pueden haberse formado en el exterior del Sistema Solar

Artículo sobre Sol asteroides cometas meteoritos disco protoplanetario planetas Tierra extrasolares astronomía Astrofísica

Se cree que nuestro Sistema Solar se formó a partir de una nube de gas y polvo, la llamada nebulosa solar, que comenzó a condensarse sobre sí misma por la gravedad hace unos 4.600 millones de años. Al mismo tiempo que esta nube se contraía, comenzó a girar y tomó la forma de un disco girando alrededor de la masa de mayor gravedad en su centro, que se convertiría en nuestro Sol. Nuestro sistema solar heredó toda su composición química de una estrella o estrellas anteriores que explotaron como supernovas. Nuestro Sol recogió una muestra general de este material a medida que se formaba, pero el material residual en el disco comenzó a migrar en función de su propensión a congelarse a una temperatura determinada.

Cuando el Sol se volvió lo suficientemente denso como para iniciar reacciones de fusión nuclear y convertirse en una estrella, recolectó una muestra general de este material mientras se formaba, pero los restos del disco unieron materiales sólidos para formar cuerpos planetarios en función de su propensión a congelarse a determinadas temperaturas.

A medida que el Sol irradiaba su energía hacia el disco circundante, creaba un gradiente de calor en el sistema solar primitivo. Por este motivo, los planetas interiores, Mercurio, Venus, la Tierra y Marte, son en su mayoría de roca (compuestos en su mayoría por elementos más pesados, como hierro, magnesio y silicio), mientras que los planetas exteriores están compuestos en gran parte por elementos menos densos, en especial hidrógeno, helio, carbono, nitrógeno y oxígeno.

Se cree que parte de la Tierra se formó a partir de meteoritos carbonosos, que se pensó que provienen de asteroides del cinturón principal exterior. Las observaciones con telescopio de los asteroides del cinturón principal exterior revelan una característica de reflectividad común de 3,1 µm, que sugiere que sus capas exteriores contienen hielos de agua o arcillas amoniacales -o ambos-, solo estables a temperaturas muy bajas.

Curiosamente, aunque varias líneas de evidencia indican que los meteoritos carbonáceos se derivan de esos asteroides, los meteoritos recuperados en la Tierra por lo general carecen de esta característica. El cinturón de asteroides plantea muchas preguntas a los astrónomos y científicos planetarios.

Un nuevo estudio dirigido por investigadores del Earth-Life Science Institute (ELSI) en el Instituto Tecnológico de Tokio indica que estos materiales asteroidales pueden haberse formado muy lejos en el Sistema Solar primitivo, y luego haber sido transportados al Sistema Solar interior por procesos de mezcla caóticos. En este estudio, una combinación de observaciones de asteroides utilizando el telescopio espacial japonés AKARI y el modelado teórico de las reacciones químicas en los asteroides indica que los minerales de la superficie presentes en los asteroides del cinturón principal externo, especialmente las arcillas que contienen amoníaco (NH3), se forman a partir de materiales iniciales que contienen NH3 e hielo de CO2, que son estables solo a muy baja temperatura y en condiciones ricas en agua. Con base en estos resultados, este nuevo estudio propone que los asteroides del cinturón principal exterior se formaron en órbitas distantes y se diferenciaron para formar una variedad de minerales en mantos ricos en agua y núcleos dominados por rocas.

Para comprender el origen de las discrepancias en los espectros medidos de meteoritos y asteroides carbonosos, utilizando simulaciones por computadora el equipo modeló la evolución química de varias mezclas primitivas plausibles, diseñadas para simular materiales asteroidales primitivos. Luego usaron estos modelos de computadora para producir espectros de reflectividad simulados para compararlos con los obtenidos con telescopios.

Sus modelos indicaron que para coincidir con los espectros de asteroides, el material de origen tenía que contener una cantidad significativa de agua y amoníaco, una cantidad relativamente baja de CO2, y reaccionar a temperaturas por debajo de los 70°C, lo que indica que los asteroides se formaron mucho más lejos que sus ubicaciones actuales en el sistema solar primitivo. Por el contrario, la falta de la característica de 3,1 µm en los meteoritos se puede atribuir a una reacción posiblemente más profunda dentro de los asteroides, donde las temperaturas alcanzaron valores más altos, por lo que los meteoritos recuperados pueden tomar muestras de porciones más profundas de los asteroides.

De ser cierto, este estudio sugiere que la formación de la Tierra y sus propiedades únicas resultan de aspectos peculiares de la formación del Sistema Solar. Habrá varias oportunidades para probar este modelo. Por ejemplo, este estudio proporciona predicciones sobre lo que encontrará el análisis de las muestras traídas por la sonda Hayabusa 2. Este origen distante de los asteroides, si es correcto, predice que habrá sales y minerales amoniacales en las muestras de Hayabusa 2. Los análisis de los materiales devueltos por la misión OSIRIS-Rex de la NASA proporcionarán una verificación adicional de este modelo. Este estudio también examinó si las condiciones físicas y químicas en los asteroides del cinturón principal exterior podrían formar los minerales observados. El origen frío y distante de los asteroides propuesto sugiere que debería haber una similitud significativa entre los asteroides y los cometas, y plantea preguntas sobre cómo se formó cada uno de estos tipos de cuerpos.

El estudio indica que los materiales que formaron la Tierra pueden haberse formado muy lejos en el Sistema Solar primitivo, y luego fueron atraídos durante la historia temprana especialmente turbulenta del sistema solar. Observaciones recientes de discos protoplanetarios que realizó el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) han encontrado muchas estructuras anilladas, que se cree que son observaciones directas de formación planetesimal. Como el autor principal, Hiroyuki Kurokawa, resume el trabajo: «Queda por determinar si la formación de nuestro sistema solar es un resultado típico, pero numerosas mediciones sugieren que pronto podremos ubicar nuestra historia cósmica en contexto».

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Contenido: Materiales proporcionados por el Instituto de Tecnología de Tokio.
Referencia del original: H. Kurokawa, T. Shibuya, Y. Sekine, BL Ehlmann, F. Usui, S. Kikuchi, M. Yoda. Formación a distancia y diferenciación de asteroides del cinturón principal exterior y cuerpos parentales de condritas carbonáceas. AGU Advances, 2022; 3 DOI: 10.1029/2021AV000568
Fuente: Instituto de Tecnología de Tokio. «Los meteoritos que ayudaron a formar la Tierra pueden haberse formado en el sistema solar exterior». Science Daily, marzo de 2022.

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Hay una barrera artificial rodeando nuestro planeta

Hemos creado accidentalmente una barrera alrededor de nuestro planeta, y aunque puede que no sea un campo de fuerza futurista, todavía es condenadamente interesante

Investigadores de la NASA han descubierto que ciertas comunicaciones de radio, conocidas como VLF (frecuencia muy baja), son capaces de interactuar con partículas en el espacio, moviéndolas en ciertas direcciones. Sabemos que podemos afectar el clima espacial alrededor de nuestro planeta, pero este descubrimiento podría llevarnos a formas en las que podríamos manipularlo. El estudio está publicado en Space Science Reviews .

«Una serie de experimentos y observaciones han descubierto que, en las condiciones adecuadas, las señales de radiocomunicaciones en el rango de frecuencia VLF pueden afectar las propiedades del entorno de radiación de alta energía alrededor de la Tierra», dijo el coautor Phil Erickson, asistente del director en el MIT Haystack Observatory, en un comunicado .

El estudio es una revisión exhaustiva sobre los efectos humanos en nuestro planeta. Discute el impacto de pruebas nucleares a gran altitud, experimentos de liberación de sustancias químicas y calentamiento de ondas de alta frecuencia en la ionosfera. La revisión se dirige a la física detrás de todos esos eventos y revela el último análisis de la interacción VLF.

La Tierra está rodeada por regiones llenas de partículas cargadas, conocidas como los cinturones de Van Allen. Tradicionalmente se suponía que había dos regiones, pero resulta que la imagen es mucho más compleja . Son una consecuencia del campo magnético de la Tierra y actúan como una barrera casi impenetrable, evitando que los electrones más energéticos lleguen a nuestro planeta.




Utilizando datos de la sonda Van Allen de la NASA , los investigadores descubrieron que la burbuja inducida por VLF se extiende hasta el borde interior del cinturón de Van Allen y no más allá. El equipo especula que la burbuja VLF está empujando el cinturón de Van Allen hacia afuera.

Esta idea se ve reforzada por los datos de la década de 1960, que muestra que el cinturón de Van Allen está mucho más cerca de nuestro planeta de lo que es actualmente. En aquel entonces, las transmisiones de VLF eran mucho más limitadas, lo que podría explicar la diferencia. Los investigadores especulan que si no hubiera VLF, el límite se estiraría más cerca de la Tierra.

El equipo sugiere que con un estudio posterior, podríamos descubrir si podemos eliminar el exceso de partículas de la órbita terrestre inferior. Esto podría ayudar durante eventos climáticos espaciales extremos que podrían dañar satélites y otros instrumentos.

Ya existen planes para probar VLF desde lo alto de la atmósfera para ver exactamente qué podemos lograr con ellos.

Fuente: IFL Science. Aportado por Eduardo J. Carletti

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