Geólogos del MIT descubrieron que un mineral arcilloso en el lecho marino, llamado esmectita, posee una sorprendente capacidad para capturar carbono orgánico, lo que podría contribuir a mitigar el calentamiento global durante millones de años.
Bajo un microscopio, un solo grano de esta arcilla se asemeja a los pliegues de un acordeón. Estos pliegues son conocidos por ser trampas eficaces para el carbono orgánico. Crédito: Anthony Priestas/Universidad de Boston.
El nuevo estudio sigue el trabajo previo del equipo, que mostró que cada una de las principales eras de hielo de la Tierra probablemente fue desencadenada por un evento tectónico en los trópicos. Los investigadores encontraron que cada uno de estos eventos tectónicos expuso rocas oceánicas llamadas ofiolitas a la atmósfera. Plantearon la idea de que, cuando ocurre una colisión tectónica en una región tropical, las ofiolitas pueden experimentar ciertos efectos de descomposición —como exposición al viento, la lluvia y las interacciones químicas— que transforman las rocas en varios minerales, incluidas las arcillas.
«Esas arcillas minerales, dependiendo de los tipos que se creen, influyen en el clima de diferentes maneras», explicó Joshua Murray, estudiante de posgrado en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT.
En ese momento, no estaba claro qué minerales podrían resultar de este efecto de descomposición y si y cómo estos minerales podrían contribuir directamente a enfriar el planeta. Entonces, aunque parecía haber una conexión entre la tectónica de placas y las eras de hielo, aún se cuestionaba el mecanismo exacto por el cual uno podría desencadenar el otro.
Atrapadora de carbono orgánico
Con el nuevo estudio, el equipo buscó ver si su propuesto proceso de descomposición tectónica tropical produciría minerales atrapadores de carbono, y en cantidades suficientes para desencadenar una era de hielo global.
El equipo primero revisó la literatura geológica y recopiló datos sobre las formas en que los principales minerales magmáticos se descomponen con el tiempo y sobre los tipos de arcillas que esta descomposición puede producir. Luego, incorporaron estas mediciones en una simulación de descomposición de diferentes tipos de rocas que se sabe que están expuestas en colisiones tectónicas.
«De esta manera, observamos qué sucede con estos tipos de rocas cuando se descomponen debido a la influencia de un entorno tropical, y qué minerales se forman como resultado», dijo Oliver Jagoutz, profesor de geología en el MIT.
Posteriormente, introdujeron cada «producto final» descompuesto en una simulación del ciclo de carbono de la Tierra para ver qué efecto podría tener un mineral determinado, ya sea al interactuar con carbono orgánico, como restos de organismos muertos, o con carbono inorgánico, en forma de dióxido de carbono en la atmósfera.
De estos análisis, un mineral tuvo una presencia y efecto claros: la esmectita. No solo la arcilla era un producto naturalmente descompuesto de la tectónica tropical, sino que también era altamente efectiva para atrapar carbono orgánico. En teoría, la esmectita parecía ser una conexión sólida entre la tectónica y las eras de hielo.
Edades de hielo
Pero ¿había suficientes arcillas realmente presentes para desencadenar las cuatro eras de hielo anteriores? Idealmente, los investigadores deberían confirmar esto encontrando esmectita en capas de rocas antiguas que daten de cada período de enfriamiento global.
«Desafortunadamente, a medida que las arcillas quedan enterradas por otros sedimentos, se calientan un poco, así que no podemos medirlas directamente», admitió Murray. «Pero podemos buscar sus huellas».
El equipo razonó que, como las esmectitas son un producto de ofiolitas, estas rocas oceánicas también llevan elementos característicos como níquel y cromo, que se conservarían en sedimentos antiguos. Si las esmectitas estuvieran presentes en el pasado, el níquel y el cromo también deberían estarlo.
La última era de hielo conocida fue la del Pleistoceno, que tuvo su punto máximo hace aproximadamente 20.000 años y finalizó alrededor de 11.700 años atrás. Este período glaciar cubrió grandes extensiones de la Tierra con hielo y tuvo un impacto significativo en el clima y la geografía del planeta. Crédito: George Teichmann/Yukon Government
Para probar esta idea, el equipo del MIT examinó una base de datos que contenía miles de rocas sedimentarias oceánicas que se depositaron en los últimos 500 millones de años. Durante este período de tiempo, la Tierra experimentó cuatro eras de hielo separadas. Observando las rocas alrededor de cada uno de estos períodos, los autores observaron grandes picos de níquel y cromo, e infirieron a partir de esto que también debía haber estado presente la esmectita.
Según sus estimaciones, el mineral de arcilla podría haber aumentado la preservación del carbono orgánico en menos de una décima parte de un porcentaje. En términos absolutos, es una cantidad minúscula. Pero durante millones de años, calcularon que el carbono acumulado y atrapado por la arcilla fue suficiente para desencadenar cada una de las cuatro eras de hielo principales.
«Descubrimos que realmente no necesitas mucho de este material para tener un gran efecto en el clima», dijo Jagoutz. «Estas arcillas probablemente también han contribuido a parte del enfriamiento de la Tierra en los últimos 3 a 5 millones de años, antes de que los humanos se involucraran. En ausencia de los humanos, estas arcillas probablemente están marcando la diferencia en el clima. Es solo un proceso tan lento», añadió Murray.
Cambio climático
¿Podrían las esmectitas ser aprovechadas intencionalmente para reducir aún más las emisiones de carbono en el mundo? Murray ve cierto potencial, por ejemplo, para fortalecer los depósitos de carbono, como las regiones de permafrost. Se predice que las temperaturas cálidas derretirán el permafrost y expondrán carbono orgánico enterrado durante mucho tiempo. Si las esmectitas pudieran aplicarse a estas regiones, las arcillas podrían evitar que este carbono expuesto escape y siga calentando la atmósfera.
«Si quieres entender cómo funciona la naturaleza, tienes que comprenderla a escala mineral y granular», comentó Jagoutz. «Y este también es el camino a seguir para encontrar soluciones para esta catástrofe climática. Si estudias estos procesos naturales, hay una buena probabilidad de que te encuentres con algo que sea realmente útil».
Murray y Jagoutz han publicado sus hallazgos en Nature Geoscience.
Fuente: MIT. Edición: MP.
Un mineral generado por la tectónica de placas es capaz de enfriar el planeta