Durante cientos de millones de años, el clima de la Tierra se ha calentado y enfriado con las fluctuaciones naturales del nivel de dióxido de carbono (CO₂) en la atmósfera. En el último siglo,humans have pushed CO₂ levels a su máximo en dos millones de años- superación de las emisiones naturales -principalmente mediante la quema de combustibles fósiles, provocando un calentamiento global continuo que puede hacer inhabitables algunas partes del planeta.

¿Qué se puede hacer? Como científicos de la Tierra, nos fijamos en cómo los procesos naturales han carbono reciclado de la atmósfera a la Tierra y en el pasado para encontrar posibles respuestas a esta pregunta.

Nuestro nuevas investigaciones publicado en Naturaleza muestra cómo las placas tectónicas, los volcanes, la erosión de las montañas y los sedimentos del fondo marino han controlado el clima de la Tierra en el pasado geológico . El aprovechamiento de estos procesos puede contribuir a mantener la « Ricitos de Oro ” climate our planet has enjoyed.

Del invernadero a la edad de hielo

Climas de invernadero y de casa de hielo han existido en el pasado geológico. En el invernadero del Cretácico (que duró entre 145 y 66 millones de años) los niveles de CO₂ atmosférico superaban las 1.000 partes por millón, frente a las 420 actuales, y las temperaturas eran hasta 10℃ superiores a las actuales.

Pero el clima de la Tierra comenzó a fresco hace unos 50 millones de años durante el Era Cenozoica que culminan en un clima glacial en el que las temperaturas bajaron a aproximadamente 7℃ más frío que hoy.

¿Qué ha provocado este dramático cambio en el clima mundial?

La Tierra pasó de un clima de invernadero en el Cretácico (izquierda) a un clima de invernadero en la siguiente era cenozoica (derecha), lo que dio lugar a las capas de hielo interiores. Crédito de la imagen: F. Guillén y M. Antón / Wikimedia Commons

Nuestra sospecha era que las placas tectónicas de la Tierra eran las culpables. Para entender mejor cómo las placas tectónicas almacenan, mueven y emiten carbono, construimos un modelo informático de la «cinta transportadora de carbono» tectónica.

La cinta transportadora de carbono

Los procesos tectónicos liberan carbono a la atmósfera en las dorsales oceánicas -donde dos placas se alejan la una de la otra- permitiendo que el magma suba a la superficie y cree nueva corteza oceánica.

Al mismo tiempo, en las fosas oceánicas -donde convergen dos placas- las placas son arrastradas hacia abajo y recicladas en las profundidades de la Tierra. En su descenso, transportan carbono hacia el interior de la Tierra, pero también liberan algo de CO₂ a través de la actividad volcánica.

La cinta transportadora de carbono de la Tierra desplaza enormes cantidades de carbono entre las profundidades de la Tierra y la superficie, desde las dorsales oceánicas hasta las zonas de subducción, donde las placas oceánicas que transportan sedimentos de las profundidades se reciclan de nuevo al interior de la Tierra. Los procesos implicados desempeñan un papel fundamental en el clima y la habitabilidad de la Tierra. Crédito de la imagen: Autor proporcionado

Nuestro modelo muestra que el clima de invernadero del Cretácico fue causado por el rápido movimiento de las placas tectónicas, lo que aumentó drásticamente las emisiones de CO₂ de las dorsales oceánicas.

En la transición al clima glacial del Cenozoico, el movimiento de las placas tectónicas se ralentizó y las emisiones volcánicas de CO₂ comenzaron a disminuir. Pero, para nuestra sorpresa, descubrimos un mecanismo más complejo oculto en el sistema de cintas transportadoras que implicaba la construcción de montañas, la erosión continental y el enterramiento de los restos de organismos microscópicos en el fondo marino.

The Hidden Cooling Effect of Slowing Tectonic Plates in the Cenozoic

Las placas tectónicas se ralentizan debido a las colisiones, lo que a su vez conduce a la construcción de montañas, como el Himalaya y los Alpes formados en los últimos 50 millones de años. Esto debería haber reducido las emisiones volcánicas de CO₂, pero en cambio nuestro modelo de cinta transportadora de carbono reveló un aumento de las emisiones.

Rastreamos su origen hasta los sedimentos ricos en carbono de las profundidades marinas que son empujados hacia abajo para alimentar los volcanes, aumentando las emisiones de CO₂ y anulando el efecto de la desaceleración de las placas.

Entonces, ¿cuál fue exactamente el mecanismo responsable del descenso del CO₂ atmosférico?

La respuesta está en las montañas que fueron responsables de frenar las placas en primer lugar y en el almacenamiento de carbono en las profundidades del mar.

En cuanto se forman las montañas, empiezan a ser erosionadas. El agua de lluvia que contiene CO₂ reacciona con las rocas de las montañas y las descompone. Los ríos llevan los minerales disueltos al mar. Los organismos marinos utilizan entonces los productos disueltos para construir sus caparazones, que acaban formando parte de los sedimentos marinos ricos en carbono.

A medida que se formaban nuevas cadenas montañosas, se erosionaban más rocas, acelerando este proceso. Se almacenaron cantidades masivas de CO₂ y el planeta se enfrió, aunque algunos de estos sedimentos fueron subducidos con su desgasificación de carbono a través de volcanes de arco.

Fotografías que muestran acantilados blancos que surgen del mar.
La piedra caliza de los Acantilados Blancos de Dover es un ejemplo de sedimento marino rico en carbono, compuesto por los restos de diminutos esqueletos de carbonato cálcico del plancton marino. Crédito de la imagen: I Giel / Wikimedia, CC BY

Rock Weathering as a Possible Carbon Dioxide Removal Technology

El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) dice despliegue a gran escala de eliminación del dióxido de carbono es «inevitable» si el mundo quiere alcanzar las emisiones netas de gases de efecto invernadero.

La meteorización de las rocas ígneas, especialmente las rocas como el basalto que contienen un mineral llamado olivino, es muy eficaz para reducir el CO₂ atmosférico. El esparcimiento de olivino en las playas podría absorber hasta un billón de toneladas de CO₂ de la atmósfera según algunas estimaciones .

La velocidad de la corriente calentamiento inducido por el hombre es tal que reducir nuestras emisiones de carbono muy rápidamente es esencial para evitar un calentamiento global catastrófico. Pero los procesos geológicos, con cierta ayuda humana, también pueden tener su papel en el mantenimiento del clima «Ricitos de Oro» de la Tierra.La conversación

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Crédito de la imagen: David Mark de Pixabay