Un estudio sobre restos de conchas microscópicas de hace 50 millones de años muestra que los episodios de calor extremo en el pasado de la Tierra provocaron un frenazo de las corrientes oceánicas

Cuando se trata de la respuesta del océano al calentamiento global, no estamos en aguas completamente desconocidas. Un estudio de la UC Riverside muestra que episodios de calor extremo en el pasado de la Tierra causaron una disminución en el intercambio de aguas de la superficie al fondo del océano.

Este sistema ha sido descrito como la «cinta transportadora global», porque redistribuye el calor alrededor del mundo a través del movimiento de las aguas oceánicas, haciendo que grandes porciones del planeta sean habitables. Los cambios en este sistema están relacionados con cambios climáticos significativos y abruptos.

Además, los océanos desempeñan un papel crucial en la regulación del clima de la Tierra. Mueven agua cálida desde el ecuador hacia los polos norte y sur, equilibrando las temperaturas del planeta. Sin este sistema de circulación, los trópicos serían mucho más calurosos y los polos mucho más fríos. Los cambios en este sistema están relacionados con cambios climáticos significativos y abruptos.

Además, los océanos desempeñan un papel crucial en la eliminación del dióxido de carbono antropogénico de la atmósfera. «Los océanos son, con mucho, la mayor reserva de carbono en la superficie de la Tierra en la actualidad», dijo Sandra Kirtland Turner, vicepresidente del Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias de UCR y autora principal del estudio.

«Hoy en día, los océanos contienen casi 40,000 billones de toneladas de carbono – más de 40 veces la cantidad de carbono en la atmósfera. Los océanos también absorben aproximadamente una cuarta parte de las emisiones de CO2 antropogénico», dijo Kirtland Turner. «Si la circulación de los océanos se ralentiza, la absorción de carbono en los océanos también puede disminuir, amplificando la cantidad de CO2 que permanece en la atmósfera».

La «cinta transportadora» de calor de los océanos

Estudios anteriores han medido cambios en la circulación oceánica en el pasado geológico más reciente de la Tierra, como la salida de la última edad de hielo; sin embargo, esos no se aproximan a los niveles de CO2 atmosférico o calentamiento que ocurren en el planeta hoy en día. Otros estudios proporcionan la primera evidencia de que la circulación oceánica profunda, particularmente en el Atlántico Norte, ya está comenzando a disminuir.

Para predecir mejor cómo responde la circulación oceánica al calentamiento global impulsado por gases de efecto invernadero, el equipo de investigación se remitió al Eoceno temprano, entre aproximadamente 49 y 53 millones de años atrás. En ese momento, la Tierra era mucho más cálida que hoy en día, y esa línea de base de altas temperaturas fue interrumpida por picos de CO2 y temperatura llamados hipertermias.

Durante ese período, el fondo del océano era hasta 12 grados Celsius más cálido que hoy en día. Durante las hipertermias, los océanos se calentaron un 3% adicional.

«Aunque la causa exacta de los eventos hipertermicos es debatida, y ocurrieron mucho antes de la existencia de los humanos, estas hipertermias son los mejores análogos que tenemos para el cambio climático futuro», dijo Kirtland Turner.

Al analizar pequeñas conchas fosilizadas de diferentes lugares del fondo del mar alrededor del mundo, los investigadores reconstruyeron patrones de circulación oceánica profunda durante estos eventos hipertermicos. Las conchas son de microorganismos llamados foraminíferos, que se pueden encontrar viviendo en todos los océanos del mundo, tanto en la superficie como en el fondo del mar. Tienen aproximadamente el tamaño de un punto al final de una oración.

«A medida que las criaturas construyen sus conchas, incorporan elementos de los océanos, y podemos medir las diferencias en la química de estas conchas para reconstruir ampliamente información sobre las antiguas temperaturas oceánicas y los patrones de circulación», dijo Kirtland Turner.

Las conchas mismas están hechas de carbonato de calcio. Los isótopos de oxígeno en el carbonato de calcio son indicadores de las temperaturas en el agua en la que crecieron los organismos, y la cantidad de hielo en el planeta en ese momento.

¿Estamos a tiempo?

Los investigadores también examinaron los isótopos de carbono en las conchas, que reflejan la edad del agua donde se recolectaron las conchas, o cuánto tiempo ha estado aislada del fondo del océano. De esta manera, pueden reconstruir patrones de movimiento de agua oceánica profunda.

Los foraminíferos no pueden realizar la fotosíntesis, pero sus conchas indican el impacto de la fotosíntesis de otros organismos cercanos, como el fitoplancton. «La fotosíntesis ocurre solo en la superficie oceánica, por lo que el agua que ha estado recientemente en la superficie tiene una señal rica en carbono-13 que se refleja en las conchas cuando ese agua se hunde en el océano profundo», dijo Kirtland Turner.

«Por el contrario, el agua que ha estado aislada de la superficie durante mucho tiempo ha acumulado relativamente más carbono-12 a medida que los restos de organismos fotosintéticos se hunden y se descomponen. Por lo tanto, el agua más antigua tiene relativamente más carbono-12 en comparación con el agua más joven».

Los científicos a menudo hacen predicciones sobre la circulación oceánica hoy en día usando modelos climáticos de computadora. Utilizan estos modelos para responder la pregunta: ‘¿cómo cambiará el océano a medida que el planeta siga calentando?’ Este equipo utilizó modelos similares para simular la respuesta del antiguo océano al calentamiento. Luego utilizaron el análisis de la concha de foraminíferos para ayudar a probar los resultados de sus modelos climáticos.

Durante el Eoceno, había alrededor de 1,000 partes por millón (ppm) de dióxido de carbono en la atmósfera, lo que contribuyó a las altas temperaturas de esa época. Hoy en día, la atmósfera contiene alrededor de 425 ppm.

Sin embargo, los humanos emiten cerca de 37.000 millones de toneladas de CO2 a la atmósfera cada año; si estos niveles de emisión continúan, condiciones similares a las del Eoceno temprano podrían ocurrir para finales de este siglo.

Por lo tanto, Kirtland Turner argumenta que es imperativo hacer todo lo posible para reducir las emisiones.

«No es una situación de todo o nada», dijo. «Cada cambio incremental es importante cuando se trata de emisiones de carbono. Incluso pequeñas reducciones de CO2 se correlacionan con menos impactos, menos pérdida de vida y menos cambios en el mundo natural».

REFERENCIA

Sensitivity of ocean circulation to warming during the Early Eocene greenhouse

Imagen: Las conchas de foraminíferos ayudaron a los científicos a armar un cuadro del movimiento oceánico durante el período del Eoceno, donde los altos niveles de carbono atmosférico causaron una disminución en el intercambio de aguas oceánicas. Crédito: Marci Robinson, USGS