En busca de pegadas da evolución climática da Terra

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

• Geologia
• Klima

Afrontar o cambio climático que se está producindo é un dos grandes retos da sociedade actual. Os científicos construíron varios modelos climáticos para predicir a evolución das condicións climáticas como consecuencia do quecemento da Terra. O futuro anunciado non parece nada bo. Si as taxas de emisión de gases de efecto invernadoiro non diminúen significativamente, espérase que a temperatura media mundial aumente entre 1,5 e 2 ºC nas próximas décadas. Neste sentido, os expertos predín unha serie de efectos prexudiciais como o aumento da desertización, a intensificación das épocas chuviosas, o aumento do nivel do mar e a desaparición de certos seres vivos. As noticias a nivel mundial puxeron de manifesto que algunhas destas conclusións están en camiño. Pero, como predicir o impacto deste quecemento na dinámica do clima terrestre? Para construír o escenario climático do futuro, é imprescindible mergullarnos na historia climática do noso planeta para analizar a influencia que tiveron os episodios climáticos extremos anteriores.

Aínda que temos rexistros instrumentais dalgúns parámetros climáticos que chegan ao século XIX, os miles de millóns de anos da Terra quedan en nada. Entón, como podemos retroceder no tempo para saber como era o clima da antiga Terra? Niso baséase a paleoclimatología. Os paleoclimatólogos investigan como era un clima moi antigo, a súa orixe e as súas consecuencias, analizando arquivos naturais como sondaxes de xeo, sedimentos de lagos e mares e rocas sedimentarias. As características físicas, químicas e biolóxicas que mostran estes rexistros axudan a resolver as condicións climáticas de diferentes épocas. Non existe un rexistro que abarque a evolución paleoclimática de toda a historia xeológico. A integración de sinais paleoclimáticas de diferentes orixes permitiu profundar na historia climática da Terra. Cada arquivo ten as súas propias características e dependendo do intervalo de idade e da resolución coa que se desexa investigar, selecciónanse uns ou outros materiais. Por exemplo, aínda que as sondaxes de xeo proporcionan rexistros moi fiables e precisos, só permiten estudar nos últimos millóns de anos.

Numerosos estudos paleoclimáticos relacionados co cambio climático actual centráronse nos últimos 2,59 millóns de anos da historia da Terra, o período Cuarternario. Nesta época producíronse, entre outras, glaciaciones coñecidas para todos. Con todo, segundo as predicións dos modelos climáticos, o rápido quecemento presente e futuro non ten parangón no pasado máis próximo. Prevese que si se manteñen as emisións actuais de gas, o clima en 2150 será similar ao da época do Eoceno (fai 56 millóns de anos). Durante o eoceno, a temperatura media da superficie rexistrou un máximo, 13 ° C máis quente que a actual. As concentracións e temperaturas dos gases que aumentan o efecto invernadoiro eran tan altas que o xeo dos polos desapareceu. Estas cálidas épocas do planeta Terra asociadas ás altas concentracións de gases de efecto invernadoiro denomínanse greenhouse (invernadoiros en inglés). O Eoceno foi o último período greenhouse da historia da Terra, pero en épocas máis antigas, como a metade do Cretácico (fai 95 millóns de anos), as condicións foron similares. Nestas cálidas épocas, ademais de ser cálido no clima xeral, rexistráronse episodios climáticos asociados a crecementos rápidos e bruscos de temperatura que poderían ser análogos ao actual cambio climático. Como exemplo, o máximo térmico que deu comezo ao período Eoceno (PETM: Paleocene-Eocene Thermal Maximum) ou episodios oceánicos anóxicos do medio Cretácico (OAE: Oceanic Anoxic Event).

Segundo o visto, son especialmente interesantes as secuencias paleoclimáticas que superan as decenas de millóns de anos. Os rexistros paleoclimáticos destas idades analizáronse frecuentemente en series sedimentarias. Os sedimentos son partículas sólidas que se forman, transportan e acumulan como consecuencia dos procesos e fenómenos que afectan á atmosfera, a hidrosfera e a biosfera. A miúdo deposítanse en masas de auga sosegadas que conteñen restos mineralizados (cunchas, anacos de esqueleto, etc.) dos organismos que habitan nelas. A composición física (tamaño de gran, estruturas sedimentarias...), química (isótopos estables, contido de minerais, composición química..) e o contido de fósiles son reflexo das condicións climáticas da contorna. Atopar sedimentos de decenas de millóns de anos non é fácil. Ademais, para conservar ben o sinal climático, os rexistros deben mostrar unha sedimentación continua e constante, sen influencia da intensa actividade tectónica que a distorsione.

En bo camiño, as condicións mencionadas poden atoparse en masas de auga tranquilas, lagos e mar aberto. É de supor que os sedimentos mariños que se acumulan por centos ou miles de metros de profundidade poden falar pouco das condicións climáticas da superficie terrestre. Con todo, parte dos sedimentos acumulados no mar profundo teñen a súa orixe no continente, xa sexa transportados polo vento ou adultos polas correntes de auga. Outra parte, a miúdo a principal, terá unha orixe mariña. A fracción máis importante de orixe mariña está constituída por caparazones e esqueletos mineralizados microscópicos dos organismos que habitan. Estes seres vivos dependen tamén das condicións físico-químicas da superficie oceánica que produce o clima, polo que en ocasións son capaces de rexistrar os cambios no clima. Nalgunhas sondaxes sedimentarias realizados no golfo de Bizkaia, por exemplo, o estudo das características físicas e químicas dos organismos microscópicos e sedimentos mariños permitiu observar a evolución climática ocorrida nos últimos 140 mil anos.

Aínda que os sedimentos do golfo de Bizkaia non permitiron estudar idades moi antigas, a investigación dos sedimentos submarinos ha permitido reconstruír o sinal paleoclimática de 100 millóns de anos. Para conseguir rexistros máis longos e antigos tívose que afastar centos de quilómetros da costa e mergullarse baixo unha columna de auga doutros metros. A realización de sondaxes de varios metros nestas condicións require dun soporte tecnolóxico moi avanzado. Como é imaxinable, esta infraestrutura non está ao alcance de todos os investigadores. Por tanto, si non podemos estudar un destas sondaxes oceánicos, non é posible estudar o antigo paleoclima? Por sorte si!

Existe outro tipo de rexistro máis accesible e que permite o estudo de menores: rocas sedimentarias. As rocas sedimentarias son sedimentos endurecidos e compactados até converterse en rocas. Os sedimentos transfórmanse en roca debido aos movementos dos fluídos intergranulares que se producen cando os sedimentos quedan enterrados e á presión exercida polos sedimentos máis novos que se acumulan sobre eles. Grazas ao levantamento tectónico, hoxe podemos atopar na cortiza terrestre rocas moi antigas formadas a gran profundidade no subsolo. Estas rocas permiten o estudo de rexistros de máis de 100 millóns de anos de antigüidade, incluíndo o arquivo paleoclimático. Ademais, as rocas conservan derívaa dos continentes que sufriu o planeta Terra, a actividade tectónica, os fenómenos alieníxenas, as extincións e manifestacións dos seres vivos e as respostas doutros moitos aspectos xeológico. Desafortunadamente, canto máis antigas sexan as rocas, maior pode ser a influencia dos procesos post-apilados que poden transformar o sinal climático orixinal da roca. Por tanto, as secuencias de rocas deben ser estudadas en profundidade, seleccionando coidadosamente as mostras e os parámetros a analizar.

Na nosa rexión, desde as puntas das montañas até os cantiis, predominan as rocas sedimentarias. Estas rocas están formadas por materiais acumulados na depresión sedimentaria denominada conca Cantábrica Vasca. Na conca acumulouse un rexistro sedimentario de aproximadamente 250 a 35 millóns de anos. Os esforzos tectónicos que provocaron a sublevación dos Pireneos permitiron hoxe atopar afloradas estas rocas sedimentarias. Por tanto, para estudar os afloramientos formados por antigos sedimentos, só gastaremos un pouco de gasolina e botas de montaña.

Na conca do Cantábrico Vasco atopáronse numerosas secuencias xeológico ideais para a realización de estudos paleoclimáticos que foron claves para o coñecemento dalgúns fenómenos climáticos que afectaron a escala mundial. Nalgúns afloramientos da nosa costa pódense atopar secuencias de rocas acumuladas a gran profundidade submarina nos períodos de greenhouse antes mencionados. Exemplos diso son as secuencias de rocas que afloran en Deba-Zumaia ou en Uribe Kosta, que se caracterizan por estar formadas por miles de capas de tablestacas e seguidas lateralmente. Estas capas son similares ás páxinas do libro que conserva a historia paleoclimática da Terra e permiten coñecer a evolución do clima antigo a través da lectura de diversos parámetros físicos, químicos e biolóxicos contidos nelas. En Zumaia contamos cun excelente rexistro de PETM submarino de referencia mundial que atraeu a investigadores de diferentes países. En Bizkaia, nos cantiis que van desde Sopelana até Punta Galea, ademais de aflorar os rexistros parciais de PETM, identificáronse outros rexistros de eventos climáticos máis débiles ocorridos a nivel mundial no Eoceno, importantes para coñecer ben a variabilidade do clima terrestre. Ademais, atopáronse rexistros únicos da OAE central do Cretácico nas plataformas continentais de media profundidade da conca Vasco-Cantábrica, hoxe en día en afloramientos de Aralar, Pagasarri ou Oeste de Cantabria.

 

Bibliografía

Burke, D.C., Williams, J.W., Chandler, M.A., Haywood, A.M. Lunt, D.J. e 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., e Dinarès‐Turell, J. 2021. “Physical and geochemical record 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, e García-Mondéjar, J. 2009. “Impact of Early Aptian carbon cycle perturbations on evolution of a marine 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. e 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 regime”.Climate of the Past,11(12), 1653-1672.

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

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

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