A la recerca de petjades de l'evolució climàtica de la Terra

2023/05/22 Naroa Martínez Braceras - EHUko Geologia Departamentuko ikerlari doktorea Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Geologia
• Klima

Afrontar el canvi climàtic que s'està produint és un dels grans reptes de la societat actual. Els científics han construït diversos models climàtics per a predir l'evolució de les condicions climàtiques a conseqüència de l'escalfament de la Terra. El futur anunciat no sembla gens bo. Si les taxes d'emissió de gasos d'efecte d'hivernacle no disminueixen significativament, s'espera que la temperatura mitjana mundial augmenti entre 1,5 i 2 °C en les pròximes dècades. En aquest sentit, els experts prediuen una sèrie d'efectes perjudicials com l'augment de la desertització, la intensificació de les èpoques plujoses, l'augment del nivell de la mar i la desaparició d'uns certs éssers vius. Les notícies a nivell mundial han posat de manifest que algunes d'aquestes conclusions estan en camí. Però, com predir l'impacte d'aquest escalfament en la dinàmica del clima terrestre? Per a construir l'escenari climàtic del futur, és imprescindible submergir-nos en la història climàtica del nostre planeta per a analitzar la influència que van tenir els episodis climàtics extrems anteriors.

Encara que tenim registres instrumentals d'alguns paràmetres climàtics que arriben al segle XIX, els milers de milions d'anys de la Terra queden en res. Llavors, com podem retrocedir en el temps per a saber com era el clima de l'antiga Terra? En això es basa la paleoclimatologia. Els paleoclimatólogos investiguen com era un clima molt antic, el seu origen i les seves conseqüències, analitzant arxius naturals com a sondejos de gel, sediments de llacs i mars i roques sedimentàries. Les característiques físiques, químiques i biològiques que mostren aquests registres ajuden a resoldre les condicions climàtiques de diferents èpoques. No existeix un registre que abasti l'evolució paleoclimàtica de tota la història geològica. La integració de senyals paleoclimàtics de diferents orígens ha permès aprofundir en la història climàtica de la Terra. Cada arxiu té les seves pròpies característiques i depenent de l'interval d'edat i de la resolució amb la qual es desitja investigar, se seleccionen els uns o els altres materials. Per exemple, encara que els sondejos de gel proporcionen registres molt fiables i precisos, només permeten estudiar en els últims milions d'anys.

Nombrosos estudis paleoclimàtics relacionats amb el canvi climàtic actual s'han centrat en els últims 2,59 milions d'anys de la història de la Terra, el període Cuarternario. En aquesta època es van produir, entre altres, glaciacions conegudes per a tots. No obstant això, segons les prediccions dels models climàtics, el ràpid escalfament present i futur no té parangó en el passat més pròxim. Es preveu que si es mantenen les emissions actuals de gas, el clima en 2150 serà similar al de l'època de l'Eocè (fa 56 milions d'anys). Durant l'eocè, la temperatura mitjana de la superfície va registrar un màxim, 13 ° C més calenta que l'actual. Les concentracions i temperatures dels gasos que augmenten l'efecte d'hivernacle eren tan altes que el gel dels pols va desaparèixer. Aquestes càlides èpoques del planeta Terra associades a les altes concentracions de gasos d'efecte d'hivernacle es denominen greenhouse (hivernacles en anglès). L'Eocè ha estat l'últim període greenhouse de la història de la Terra, però en èpoques més antigues, com la meitat del Cretàcic (fa 95 milions d'anys), les condicions van ser similars. En aquestes càlides èpoques, a més de ser càlid en el clima general, es van registrar episodis climàtics associats a creixements ràpids i bruscos de temperatura que podrien ser anàlegs a l'actual canvi climàtic. Com a exemple, el màxim tèrmic que va donar principi al període Eocè (PETM: Paleocene-Eocene Thermal Maximum) o episodis oceànics anòxics del mitjà Cretàcic (OAE: Oceanic Anoxic Event).

Segons el vist, són especialment interessants les seqüències paleoclimàtiques que superen els desenes de milions d'anys. Els registres paleoclimàtics d'aquestes edats s'han analitzat sovint en sèries sedimentàries. Els sediments són partícules sòlides que es formen, transporten i acumulen a conseqüència dels processos i fenòmens que afecten l'atmosfera, la hidrosfera i la biosfera. Sovint es dipositen en masses d'aigua assossegades que contenen restes mineralizados (petxines, trossos d'esquelet, etc.) dels organismes que habiten en elles. La composició física (grandària de gra, estructures sedimentàries...), química (isòtops estables, contingut de minerals, composició química..) i el contingut de fòssils són reflex de les condicions climàtiques de l'entorn. Trobar sediments de desenes de milions d'anys no és fàcil. A més, per a conservar bé el senyal climàtic, els registres han de mostrar una sedimentació contínua i constant, sense influència de la intensa activitat tectònica que la distorsioni.

En bon camí, les condicions esmentades poden trobar-se en masses d'aigua tranquil·les, llacs i mar oberta. És de suposar que els sediments marins que s'acumulen a centenars o milers de metres de profunditat poden parlar poc de les condicions climàtiques de la superfície terrestre. No obstant això, part dels sediments acumulats en la mar profunda tenen el seu origen en el continent, ja sigui transportats pel vent o adults pels corrents d'aigua. Una altra part, sovint la principal, tindrà un origen marí. La fracció més important d'origen marí està constituïda per closques i esquelets mineralizados microscòpics dels organismes que habiten. Aquests éssers vius depenen també de les condicions fisicoquímiques de la superfície oceànica que produeix el clima, per la qual cosa a vegades són capaços de registrar els canvis en el clima. En alguns sondejos sedimentaris realitzats en el golf de Bizkaia, per exemple, l'estudi de les característiques físiques i químiques dels organismes microscòpics i sediments marins ha permès observar l'evolució climàtica ocorreguda en els últims 140 mil anys.

Encara que els sediments del golf de Bizkaia no han permès estudiar edats molt antigues, la recerca dels sediments submarins ha permès reconstruir el senyal paleoclimàtic de 100 milions d'anys. Per a aconseguir registres més llargs i antics s'ha hagut d'allunyar centenars de quilòmetres de la costa i submergir-se sota una columna d'aigua d'altres metres. La realització de sondejos de diversos metres en aquestes condicions requereix d'un suport tecnològic molt avançat. Com és imaginable, aquesta infraestructura no està a l'abast de tots els investigadors. Per tant, si no podem estudiar un d'aquests sondejos oceànics, no és possible estudiar l'antic paleoclima? Per sort sí!

Existeix un altre tipus de registre més accessible i que permet l'estudi de menors: roques sedimentàries. Les roques sedimentàries són sediments endurits i compactats fins a convertir-se en roques. Els sediments es transformen en roca a causa dels moviments dels fluids intergranulars que es produeixen quan els sediments queden enterrats i a la pressió exercida pels sediments més joves que s'acumulen sobre ells. Gràcies a l'aixecament tectònic, avui podem trobar en l'escorça terrestre roques molt antigues formades a gran profunditat en el subsol. Aquestes roques permeten l'estudi de registres de més de 100 milions d'anys d'antiguitat, incloent-hi l'arxiu paleoclimàtic. A més, les roques conserven la deriva dels continents que ha sofert el planeta Terra, l'activitat tectònica, els fenòmens alienígenes, les extincions i manifestacions dels éssers vius i les respostes de molts altres aspectes geològics. Desafortunadament, com més antigues siguin les roques, major pot ser la influència dels processos post-apilats que poden transformar el senyal climàtic original de la roca. Per tant, les seqüències de roques han de ser estudiades en profunditat, seleccionant acuradament les mostres i els paràmetres a analitzar.

A la nostra regió, des de les puntes de les muntanyes fins als penya-segats, predominen les roques sedimentàries. Aquestes roques estan formades per materials acumulats en la depressió sedimentària denominada conca Cantàbrica Basca. En la conca es va acumular un registre sedimentari d'aproximadament 250 a 35 milions d'anys. Els esforços tectònics que van provocar la revolta dels Pirineus han permès avui trobar aflorades aquestes roques sedimentàries. Per tant, per a estudiar els afloraments formats per antics sediments, només gastarem una mica de gasolina i botes de muntanya.

En la conca del Cantàbric Basc s'han trobat nombroses seqüències geològiques ideals per a la realització d'estudis paleoclimàtics que han estat claus per al coneixement d'alguns fenòmens climàtics que van afectar a escala mundial. En alguns afloraments de la nostra costa es poden trobar seqüències de roques acumulades a gran profunditat submarina en els períodes de greenhouse abans esmentats. Exemples d'això són les seqüències de roques que afloren en Deba-Zumaia o en Uribe Kosta, que es caracteritzen per estar formades per milers de capes de tablestacas i seguides lateralment. Aquestes capes són similars a les pàgines del llibre que conserva la història paleoclimàtica de la Terra i permeten conèixer l'evolució del clima antic a través de la lectura de diversos paràmetres físics, químics i biològics continguts en elles. A Zumaia comptem amb un excel·lent registre de PETM submarí de referència mundial que ha atret a investigadors de diferents països. En Bizkaia, en els penya-segats que van des de Sopelana fins a Punta Galea, a més d'aflorar els registres parcials de PETM, s'han identificat altres registres d'esdeveniments climàtics més febles ocorreguts a nivell mundial en l'Eocè, importants per a conèixer bé la variabilitat del clima terrestre. A més, s'han trobat registres únics de l'OAE central del Cretàcic en les plataformes continentals de mitja profunditat de la conca Basc-Cantàbrica, avui dia en afloraments d'Aralar, Pagasarri o Oest de Cantàbria.

 

Bibliografia

Burke, D. C., Williams, J.W., Chandler, M.A., Haywood, A. m. Lunt, D.J. i Otto-Bliesner, B.L. 2018. “Pliocene and Eocene provide best analogs for near-future climates”. Proceedings of the National Academy of Sciences, 115(52), 13288-13293.

Martínez‐Braceras, N., Payros, A., Arostegi, J., i Dinarès‐Turell, J. 2021. “Physical and geochemical rècord of an early Eocene carbon cycle perturbation on a turbiditic continental margin”. Sedimentology, 68(2), 881-904.

Millán, M. I. Weissert, H. J. Fernández-Mendiola, P. A, i García-Mondéjar, J. 2009. “Impact of Early Aptian carbon cycle perturbations on evolution of a marini shelf system in the Basque-Cantabrian Basin (Aralar, N Spain)”. Earth and Planetary Science Letters, 287(3-4), 392-401.

Pujalte, V., Baceta, J. I. i Schmitz, B. 2015 “A massive input of coar-grained siliciclastics in the Pyrenen Basin during the PETM: the missing ingredient in a coeval abrupt change in hydrological regemega”.Climate of the Past,11(12), 1653-1672.

Rodríguez Lázaro, J., Pascual, A., Cacho, I., Varela, Z. i Pena, L. D. 2017. “Deep-sigui benthic response to rapid climatic oscillations of the last glacial cycle in the ES Bay of Biscay”. Journal of Sigui Research, 130, 49-72.

Ruddiman, W.F. 2008. Earth`s climate. Carnisseria W. H. Freeman and Company, Nova York.

Tierney, J. R. Poulsen, C. J. Montañez, I. P., Bhattachary, T., Feng, R., Ford, H. L. ... i Zhang, I. G. 2020. “Pilot climates inform our future”. Science, 370(6517), eaay3701.