Cincuenta y seis millones de años es mucho tiempo para estar congelado. Es más largo que todo el Cenozoico, más largo que el reinado de los dinosaurios y, francamente, más largo de lo que la mayoría de los científicos creían físicamente posible para una glaciación global. Y, sin embargo, el registro geológico es inequívoco: hace aproximadamente 717 millones de años, el hielo se tragó la Tierra y no se soltó por completo durante casi 60 millones de años. El evento se llama glaciación Sturtian y durante décadas ha estado avergonzando silenciosamente a la ciencia climática.
El problema no es que haya ocurrido la Tierra Bola de Nieve. La evidencia de esto es suficientemente sólida. El problema es que todos los modelos climáticos serios jamás construidos dicen que debería haber durado quizás unos pocos millones de años, no 56. Algo en la imagen estándar está muy mal, y nadie ha dicho de manera convincente qué.
Charlotte Minsky, estudiante de posgrado en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard, ha estado enfrentando esta discrepancia. Trabajando con Robin Wordsworth, profesor Gordon McKay de Ciencias e Ingeniería Ambientales, y los coautores David T. Johnston y Andrew H. Knoll, construyó un modelo acoplado del clima antiguo y el ciclo global del carbono y lo aplicó a lo largo del período criogénico, ese extraño intervalo entre hace aproximadamente 720 y 635 millones de años, cuando el planeta estaba haciendo cosas que nunca ha hecho desde entonces. Lo que resultó de las simulaciones no fue lo que predice la historia estándar. La Tierra, sugiere el modelo, nunca quedó atrapada en una congelación ininterrumpida.
Un termostato planetario salió mal
Esto es lo que propone en cambio el modelo de Minsky. Justo antes de que comenzara el Sturtian, un colosal sistema volcánico en lo que hoy es el norte de Canadá, la Gran Provincia Ígnea de Franklin, hizo erupción en vastas extensiones de tierra y dejó enormes campos de basalto fresco. El basalto, cuando se expone al aire y a la lluvia, se desgasta químicamente y, al hacerlo, extrae dióxido de carbono de la atmósfera. La glaciación de Sturtian, en esta imagen, no comenzó como una única helada catastrófica, sino como la primera de una larga serie de pulsos: el CO2 disminuye, las temperaturas caen en picado, el hielo cubre el planeta y la meteorización se detiene. Luego, los volcanes y otros procesos geológicos reconstruyen lentamente el CO2 atmosférico. Las temperaturas aumentan, el hielo retrocede y el basalto fresco vuelve a aparecer en la superficie. La meteorización vuelve a aparecer, el CO2 vuelve a caer y todo se congela una vez más.
Un ciclo límite. Un termostato planetario no se quedó estancado en un solo ajuste, sino que oscilaba entre dos extremos, invernadero y bola de nieve, durante decenas de millones de años.
La elegancia de esta hipótesis es que resuelve no una paradoja sino varias a la vez. El problema de la duración desaparece: en lugar de preguntar cómo persistió un único estado de bola de nieve durante 56 millones de años (una pregunta que los modelos estándar no pueden responder), simplemente se pregunta cuánto tiempo duró la oscilación, y la respuesta se desprende naturalmente de la dinámica del ciclo del carbono. Los patrones observados en el registro sedimentario de ese período, que siempre han sido un poco difíciles de explicar según el modelo canónico, también encajan. Y hay un tercer enigma que aborda el nuevo trabajo, quizás el más extraño de todos.
¿Cómo sobrevivió algo?
La vida no estuvo ausente en el planeta durante el Sturtiano. Los organismos simples, incluida la vida aeróbica temprana que necesitaba oxígeno para funcionar, existían antes de que comenzara la glaciación y todavía existían después de que terminó. Mantener el oxígeno en la atmósfera durante 56 millones de años de congelación global, con el plancton fotosintético que produce la mayor parte presumiblemente enterrado bajo el hielo, ha sido un dolor de cabeza persistente para los investigadores. El modelo de ciclo límite ofrece al menos una respuesta parcial. Cada vez que el planeta volvía a un estado de invernadero, el hielo retrocedía, los fotosintetizadores volvían a recibir luz solar y el oxígeno se reponía antes de que llegara la siguiente helada. “Esto podría ayudar a explicar cómo persistió la vida aeróbica durante un intervalo tan extremo”, dijo Minsky.
El trabajo, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences, se basa en modelos computacionales en lugar de nuevos datos de campo, y los investigadores son cuidadosos al respecto. Los modelos de caja del ciclo del carbono son útiles precisamente porque son lo suficientemente simples como para abarcar el tiempo geológico, pero la simplicidad también es una limitación: suavizan la variación regional, la química local y toda la complejidad de la antigua circulación oceánica. El registro sedimentario del Sturtian está fragmentado y es difícil de leer con la resolución necesaria para confirmar o negar los ciclos rápidos entre estados. Queda por encontrar evidencia directa de las oscilaciones que predice el modelo de Minsky, tal vez en forma de firmas isotópicas de rocas carbonatadas depositadas durante los intervalos cálidos de Sturtian.
También hay hipótesis en competencia. El modelo “Slushball”, que propone que los océanos ecuatoriales permanecieron abiertos incluso durante el pico de glaciación, tiene sus propios defensores, y el debate sobre exactamente cómo se congeló el planeta no está zanjado. Lo que Minsky y Wordsworth no afirman es que la imagen del ciclo límite sea definitiva. Lo que afirman es que es coherente con lo que sabemos, que resuelve discrepancias que otros modelos no resuelven y que merece una atención seria.
Lo que el estudio cambia silenciosamente es el encuadre. Si el modelo se sostiene, la glaciación de Sturtian fue menos un sepulcro que una especie de respiración geológica: el planeta se paralizó repetidamente y luego volvió a jadear para calentarse, impulsado por la química de un único y vasto campo volcánico que entró en erupción exactamente en el momento equivocado. Es una historia más extraña que la estándar y, en cierto modo, más esperanzadora. La Tierra no se quedó simplemente encerrada durante 56 millones de años con vida aferrándose de alguna manera. Dio un ciclo. Se recuperó. Se congeló de nuevo.
Que esos primeros organismos aeróbicos lograran sobrevivir, navegando repetidos cambios entre la catástrofe y el indulto, ahora parece menos un misterio y más algo casi explicable. Casi.
DOI: 10.1073/pnas.2525919123
Preguntas frecuentes
Si la Tierra Bola de Nieve sólo duró unos pocos millones de años seguidos, ¿por qué la llamamos un evento?
El registro geológico no tiene una resolución lo suficientemente fina como para distinguir los ciclos individuales de congelación y descongelación dentro del Sturtian, por lo que tradicionalmente se ha agrupado todo el período de 56 millones de años como una única glaciación. La nueva investigación sugiere que esa etiqueta puede ser engañosa: lo que estamos viendo podría ser una rápida serie de congelaciones y deshielos globales, cada uno de los cuales puede durar cientos de miles de años, apilados uno encima del otro. Queda por ver si el trabajo futuro en el disco de rock realmente podrá separarlos.
¿Por qué una erupción volcánica haría que la Tierra se congelara en lugar de calentarse?
La Gran Provincia Ígnea de Franklin no estaba bombeando CO2 a la atmósfera sino que estaba dejando atrás un enorme paisaje de basalto fresco, una roca que absorbe con avidez CO2 del aire a medida que se desgasta. Es posible que la erupción en sí haya calentado las cosas brevemente, pero las largas consecuencias, siglos y milenios de erosión química en una enorme superficie, fueron lo que redujo los niveles de CO2 lo suficiente como para desencadenar la glaciación. Es una cadena contradictoria de causa y efecto que depende completamente de lo que sucede después de que la lava se enfríe.
¿Podría volver a suceder algo así hoy?
Las condiciones que desencadenaron el Sturtian fueron bastante específicas: una vasta provincia volcánica en erupción en latitudes bajas, donde la lluvia cálida acelera la erosión del basalto, combinada con niveles atmosféricos de CO2 y configuraciones continentales bastante diferentes a las actuales. Dicho esto, la dinámica subyacente del ciclo del carbono que describe el modelo es real y sigue funcionando. Lo que la investigación subraya es que el sistema climático contiene circuitos de retroalimentación capaces de comportamientos extremos y autosostenibles en las circunstancias adecuadas, lo que no es una idea del todo cómoda.
¿Cómo sabemos que existió vida aeróbica temprana antes y después del Sturtiano?
El registro fósil y geoquímico del Neoproterozoico es incompleto pero no silencioso. Los biomarcadores y las firmas isotópicas en rocas anteriores y posteriores al Sturtiano apuntan a la presencia de organismos dependientes de oxígeno en ambos lados de la glaciación. El enigma nunca ha sido si la vida sobrevivió, sino cómo lo logró, dadas las condiciones. La predicción del modelo de ciclo límite de intervalos cálidos repetidos les da a esos organismos un lugar donde estar durante la congelación.
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