Ya entrada la era espacial, nuestro pensamiento sobre los cielos todavía está entrelazado con ideas de la antigua Grecia. Al igual que los cosmólogos griegos clásicos, tendemos a imaginar el reino celestial como un lugar de orden y armonía, con planetas y lunas en órbitas elegantes e inmutables.
Como demostraron más tarde Johannes Kepler e Isaac Newton, esto es cierto en aproximación. Pero en detalle, los movimientos de los planetas son confusos y erráticos. Como los dioses en disputa que los griegos alguna vez imaginaron que eran, los planetas se provocan y tiran entre sí, y estas provocaciones gravitacionales hacen que se inclinen, se tambaleen y se muevan mientras giran alrededor del sol. Si bien la ciencia ha abandonado la creencia griega en la astrología (la idea de que los cuerpos celestes gobiernan los destinos humanos), la Tierra en su conjunto realmente siente la atracción de otros planetas. De hecho, los cielos pueden ser responsables de algunos de los comportamientos más rebeldes de la Tierra e incluso de lo que nosotros, después de los griegos, llamamos “desastres”: literalmente, estrellas malas.
El análisis de núcleos de hielo ha demostrado que los efectos gravitacionales del Sol y los planetas cercanos sobre la Tierra provocan cambios cíclicos en la orientación y el movimiento de nuestro planeta a lo largo de miles de años, lo que influye en los resultados climáticos a largo plazo. Conocidos como ciclos de Milankovitch, llevan el nombre del geofísico y astrónomo serbio Milutin Milankovitch, quien resolvió sus complejidades matemáticas en la década de 1920. Parecen haber modulado, por ejemplo, las oscilaciones glaciales-interglaciares durante el Pleistoceno, o Edad del Hielo, que duró desde hace unos 2,5 millones a 12.000 años.
Es el equivalente geológico de una máquina de Rube Goldberg.
Los ciclos de Milankovitch incluyen cambios en cuán elíptica es la órbita de la Tierra alrededor del Sol (llamada excentricidad); la cantidad de inclinación del eje de rotación de la Tierra (su oblicuidad); y qué hemisferio se inclina hacia el sol en diferentes puntos de su órbita (precesión). Cada uno de ellos, durante períodos que van desde 19.000 a 400.000 años, afecta la forma en que la luz solar incide sobre la Tierra, que a su vez gobierna los procesos en nuestra atmósfera, océanos y ecosistemas. Estos ciclos orbitales son como “superestaciones” que duran no meses sino decenas de miles de años.
Recientemente, geocientíficos franceses y australianos encontraron evidencia de que las variaciones orbitales a largo plazo también han afectado a la Tierra en el pasado geológico más profundo. Conocidas como “grandes ciclos astronómicos”, estas variaciones tienen períodos de 1 millón de años o más. Esto hace que sean demasiado largos para detectarlos incluso en el hielo más antiguo de la Antártida, que data de hace unos 800.000 años. La nueva investigación, publicada en Nature Communications , utiliza en cambio datos de un archivo natural diferente: los sedimentos de aguas profundas, que se acumulan lentamente y proporcionan un registro de alta fidelidad de las condiciones climáticas y oceánicas en escalas de tiempo geológicas.
El equipo, dirigido por Adriana Dutkiewicz de la Universidad de Sydney, recopiló datos de casi 300 núcleos de aguas profundas de todo el mundo que contienen registros de la historia de la Tierra que abarca los últimos 70 millones de años. Aunque investigadores anteriores han buscado signos de ritmos de Milankovitch en sedimentos y rocas sedimentarias (un enfoque llamado cicloestratigrafía), el nuevo estudio es uno de los primeros en buscar evidencia de grandes ciclos astronómicos a largo plazo en los sedimentos.
Trabajos anteriores en cicloestratigrafía habían considerado que los espacios o discontinuidades (hiatos) en las capas sedimentarias eran defectos de datos: páginas faltantes en el libro de registro geológico. Estos espacios corresponden a épocas en las que no se acumularon nuevos sedimentos o los sedimentos existentes fueron eliminados de alguna manera. Estudios anteriores consideraban útiles sólo los registros sedimentarios ininterrumpidos. Pero Dutkiewicz y sus coautores se dieron cuenta de que las pausas en sí mismas podrían ser señales importantes porque representan momentos en que las corrientes de las profundidades marinas eran lo suficientemente poderosas como para erosionar los sedimentos del fondo marino.
Al analizar la frecuencia con la que ocurren estos períodos de «silencio» en el registro de sedimentos, el equipo descubrió una naturaleza cíclica previamente no reconocida en el comportamiento físico de los océanos del mundo. Encontraron evidencia de estos cambios recurrentes en las corrientes oceánicas globales que se desarrollan durante millones de años. Aún más notable es que el ciclo parece estar impulsado, indirectamente, por el planeta Marte.
En el centro del trabajo de los científicos se encuentra un método estadístico llamado análisis de Fourier. Así como un prisma puede separar la luz blanca en diferentes colores o frecuencias de onda, un análisis de Fourier separa datos complejos de series temporales (ruido) en diferentes frecuencias (tonos). En el caso de los datos de sedimentos marinos, el análisis de Fourier reveló que los hiatos (lagunas en el registro sedimentario) tienen una fuerte periodicidad de 2,4 millones de años, lo que significa que cada 2,4 millones de años, la agitación de la circulación oceánica se vuelve más vigorosa y “ friega” el fondo marino profundo, borrando en parte el registro sedimentario del intervalo anterior. Los investigadores sostienen que estos episodios coinciden con un gran ciclo astronómico particular relacionado con una interacción gravitacional débil entre la Tierra y Marte, a medida que las excentricidades de las órbitas de los dos planetas (o cuán más o menos elípticas son) entran y salen de sincronía con unos a otros en el tiempo.
Pero, ¿por qué pequeños cambios en la atracción gravitacional de Marte en la Tierra afectarían a nuestros océanos? Dutkiewicz y sus colegas proponen una conexión que es el equivalente geológico de una máquina de Rube Goldberg. Cuando las órbitas de la Tierra y Marte se encuentran en puntos críticos del ciclo de 2,4 millones de años, las temperaturas globales en la Tierra tienden a ser alrededor de 1,75 grados Celsius más altas que el promedio, y los contrastes estacionales entre el invierno y el verano son mayores. Esto puede provocar cambios en la forma en que las corrientes oceánicas transportan el calor por todo el mundo y, a su vez, aumentar la intensidad de la circulación en las profundidades marinas. Y esto, en última instancia, provoca que se formen hiatos en el registro sedimentario.
No había hielo en los polos y el nivel del mar era más de 325 pies más alto que el actual.
Para los geocientíficos como yo, la conclusión más controvertida del nuevo artículo es que el “Máximo Térmico Paleoceno-Eoceno” (PETM), un aumento repentino en las temperaturas globales que ocurrió hace 55 millones de años, y que se considera un antiguo (aunque más lento) análogo de advertencia. al cambio climático actual—fue provocado por una interrupción en el gran ciclo astronómico Tierra-Marte de 2,4 millones de años. Los investigadores señalan que los grandes ciclos en sí son cíclicamente inestables, lo que significa que son interrumpidos periódicamente por tiempos de «caos» antes de restablecerse nuevamente en sus ritmos a más largo plazo. Los autores observan que la señal de 2,4 millones de años en sus datos de pausa se rompe en el momento del PETM y sugieren que la catástrofe climática (el repentino aumento de las temperaturas globales) estuvo de alguna manera relacionada con uno de esos intervalos de lo que ellos llaman “Sistema Solar”. caos.»
Lo que hace que el período PETM sea notable (y aterrador) es que el dióxido de carbono en la atmósfera aumentó abruptamente, los océanos se acidificaron severamente y los ecosistemas tanto marinos como terrestres se desestabilizaron. Los análisis geoquímicos de rocas que contienen carbono, como las calizas, de ese intervalo indican que el repentino influjo de dióxido de carbono provino de carbono fijado fotosintéticamente, es decir, carbono absorbido por las plantas o el fitoplancton y luego transformado en petróleo, gas, turba o carbón (conocido como a los humanos como combustibles fósiles). Es posible que la actividad volcánica en la región del Atlántico Norte haya causado esto al encender lechos de carbón en muchos lugares. Como resultado, las temperaturas globales aumentaron casi 10 grados Celsius y se mantuvieron altas durante unos 170.000 años.
Muchos geólogos consideran que el PETM es una visión aleccionadora de cómo podrían ser los próximos milenios en la Tierra. Durante el PETM, no había hielo en los polos, el nivel del mar era más de 325 pies más alto que el actual y había palmeras en Wyoming.
Lo que falta en el nuevo estudio de Dutkiewicz y su equipo es una explicación detallada de cómo un evento tan extremo como el PETM podría haber sido desencadenado por la interrupción de interacciones gravitacionales débiles entre la Tierra y Marte. De hecho, reconocen que el estrechamiento de un corredor submarino en el mar de Noruega y Groenlandia, debido a movimientos tectónicos de placas hace unos 56 millones de años, probablemente tuvo un efecto mayor en la circulación oceánica en ese momento. Restringir este pasaje habría limitado el volumen de agua del océano transportada hacia y desde la cuenca del océano Ártico.
Si existe alguna conexión astronómica con el PETM, sólo puede deberse a que un pequeño «empujón» orbital fue enormemente amplificado de alguna manera compleja por la propia Tierra a través de efectos en cadena más localizados que involucran interacciones entre el océano, la atmósfera, las rocas y las formas de vida. . Pero el estudio no tiene explicación de cómo un pequeño remolcador desde Marte pudo haber liberado los inmensos volúmenes de dióxido de carbono que convirtieron a la Tierra en un invernadero parecido al Hades durante más de 100.000 años.
Hay algo innegablemente atractivo en la detección de una señal astronómica coherente en el registro fangoso de los sedimentos de las profundidades marinas. Pero también existe el peligro de ver la Tierra como una marioneta indefensa que se balancea en el espacio al capricho gravitacional de otros objetos. Si creemos que el clima de la Tierra está gobernado principalmente por fuerzas astronómicas, podemos sentirnos tentados a pensar que no debemos preocuparnos por los efectos a escala planetaria de nuestras propias acciones. El sistema climático es inmensamente complejo, y pensar que su variabilidad puede vincularse a una sola causa es arrogancia, el defecto fatal de tantos héroes del mito griego.
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