El clima de la Tierra ha sufrido grandes cambios, desde vulcanismo global hasta edades de hielo que han congelado el planeta, así como variaciones enormes en la radiación solar. Y, sin embargo, la vida ha seguido latiendo ininterrumpidamente (aunque con altibajos) durante los últimos 3.700 millones de años. ¿Cómo ha sido esto posible? Los científicos han descubierto un mecanismo geológico que estabiliza de forma automática la temperatura del planeta, aunque con el inconveniente de que necesita cientos de miles de años para hacerlo.
Un estudio realizado por investigadores del Massachussets Institute of Technology (MIT) de Estados Unidos y publicado en Science Advances confirma que el planeta alberga un mecanismo de “retroalimentación estabilizadora” que actúa a lo largo de miles de millones de años para alejar el clima de los extremos más destructivos, manteniendo las temperaturas globales dentro de un rango estable y habitable.
¿Cómo logra esto la Tierra? Lo más probable es que se trate de un mecanismo llamado “meteorización de silicatos”, un proceso geológico por el cual la meteorización lenta y constante de las rocas de silicato provoca reacciones químicas que acaban extrayendo dióxido de carbono de la atmósfera y lo depositan en los sedimentos oceánicos, atrapando el gas en las rocas.
Los científicos han sospechado durante mucho tiempo que la meteorización de silicatos juega un papel importante en la regulación del ciclo del carbono de la Tierra. Este mecanismo podría proporcionar una fuerza geológicamente constante para mantener bajo control el dióxido de carbono y las temperaturas globales. Pero nunca hasta ahora se había encontrado evidencia directa de este mecanismo continuo de retroalimentación.
Los nuevos hallazgos se basan en un estudio de datos paleoclimáticos que registran cambios en las temperaturas globales promedio durante los últimos 66 millones de años. El equipo del MIT aplicó un análisis matemático para ver si los datos revelaban algún patrón característico de fenómenos estabilizadores en las temperaturas globales a lo largo de una amplísima escala de tiempo.
Los extremos se amortiguan cíclicamente
Descubrieron que, de hecho, parece haber un patrón constante en el que los cambios de temperatura de la Tierra se amortiguan en periodos de cientos de miles de años. La duración de este efecto resulta coincidir con los periodos de tiempo en los que previsiblemente actuará la meteorización de silicatos.
Esta retroalimentación estabilizadora explicaría por qué la Tierra ha permanecido habitable a lo largo de millones de años y a pesar de los eventos climáticos extremos que ha sufrido en el pasado geológico.
“Por un lado, esto es bueno porque sabemos que el calentamiento global actual eventualmente se cancelará a través de esta retroalimentación estabilizadora“, afirma Constantin Arnscheidt, del Departamento de Ciencias Planetarias, Atmosféricas y de la Tierra del MIT. “Pero, por otro lado, es un proceso que tardará cientos de miles de años, por lo que no será lo suficientemente rápido como para resolver nuestros problemas actuales”.
Los científicos ya habían visto previamente indicios de un efecto estabilizador del clima en el ciclo del carbono de la Tierra. El análisis químico de rocas antiguas ha demostrado que el flujo de carbono dentro y fuera del entorno de la superficie de la Tierra se ha mantenido relativamente equilibrado, incluso a través de cambios dramáticos en la temperatura global.
“Tienes un planeta cuyo clima ha estado sometido a una gran cantidad de cambios climáticos extremos. ¿Por qué la vida sobrevivió todo este tiempo? La explicación es que necesitamos algún tipo de mecanismo estabilizador para mantener las temperaturas adecuadas para la vida”, señala Arnscheidt. “Pero nunca se había demostrado con datos concretos cuál es el mecanismo que ha controlado consistentemente el clima de la Tierra”.Datos durante 66 millones de años
Los investigadores trabajaron con una variedad de registros de temperatura global compilados por otros científicos, a partir de la composición química de antiguos fósiles marinos y conchas, así como núcleos de hielo antárticos conservados.
“Todo este estudio solo es posible porque ha habido grandes avances en la mejora de la resolución de estos registros de temperatura de aguas profundas”, señala Arnscheidt. “Ahora tenemos datos que se remontan a 66 millones de años, con datos separados por miles de años como máximo”.
El equipo aplicó a estos datos la teoría matemática de las ecuaciones diferenciales estocásticas, que se usa comúnmente para revelar patrones en conjuntos de datos que fluctúan ampliamente.
“Nos dimos cuenta de que esta teoría hace predicciones sobre cómo se esperaría que fuera el historial de temperatura de la Tierra si hubiera habido retroalimentaciones actuando en ciertas escalas de tiempo”, explica Arnscheidt.
Usando este sistema, el equipo analizó la historia de las temperaturas globales promedio durante los últimos 66 millones de años, considerando todo el período en diferentes escalas de tiempo, como decenas de miles de años frente a cientos de miles, para ver si surgieron patrones de retroalimentación estabilizadora dentro de cada escala de tiempo.
Sin esas retroalimentaciones estabilizadoras, las fluctuaciones de la temperatura global deberían ir creciendo con el tiempo. Pero el estudio realizado por los investigadores demostró que dichas fluctuaciones no crecían, lo que implica que estaba actuando un mecanismo estabilizador en el clima antes de que esos cambios se hicieran demasiado extremos. La escala de tiempo para este efecto estabilizador (cientos de miles de años) coincide con lo que los científicos predicen para la meteorización de silicatos.
Las escalas más largas de tiempo, bajo el azar
Curiosamente, los científicos descubrieron que en escalas de tiempo más largas, los datos no revelaron ninguna retroalimentación estabilizadora. Es decir, no parece haber ningún retroceso recurrente de las temperaturas globales en escalas de tiempo de más de un millón de años. Entonces, en esos periodos más largos, ¿qué ha mantenido las temperaturas globales bajo control?
“Existe la idea de que el azar puede haber jugado un papel importante en la determinación de por qué, después de más de 3.000 millones de años, todavía existe la vida“, afirma el profesor del MIT Daniel Rothman, coautor del estudio.
En otras palabras, a medida que las temperaturas de la Tierra fluctúan en períodos más largos, estas fluctuaciones pueden ser lo suficientemente pequeñas en el sentido geológico como para estar dentro de un rango en el que una retroalimentación estabilizadora, como la meteorización de silicatos, podría mantener periódicamente el clima bajo control, y más concretamente, dentro de una zona habitable.
“Hay dos bandos: algunos dicen que la probabilidad aleatoria es una explicación suficientemente buena, y otros dicen que debe haber una retroalimentación estabilizadora”, dice Arnscheidt. “Podemos mostrar, directamente a partir de los datos, que la respuesta probablemente esté en algún punto intermedio. En otras palabras, hubo cierta estabilización, pero la pura suerte probablemente también jugó un papel en mantener la Tierra continuamente habitable”, agrega.
Estudio de referencia: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adc9241
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