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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