Los investigadores encuentran que un pulso de actividad volcánica que abarca varios cientos de años liberó tanto dióxido de carbono a la atmósfera como las proyecciones de emisiones antropogénicas para el siglo XXI.
Muchas de las crisis de extinción más graves de la Tierra han coincidido con algunos de sus mayores eventos volcánicos. Al final de la era del Triásico (hace unos 202 millones de años), el supercontinente Pangea se estaba rompiendo, el Océano Atlántico se estaba abriendo y millones de kilómetros cúbicos de magma estallaban a través de la corteza terrestre en una región conocida como la Provincia Magmática del Atlántico Central (ACAMPAR).
Pulsos de actividad volcánica, cada uno con una duración de unos cientos a unos miles de años, liberaron grandes cantidades de gases de efecto invernadero del sistema de tuberías interno de la Tierra. El aumento en el dióxido de carbono y otros gases volcánicos contribuyó al calentamiento global y la acidificación de los océanos que aniquiló a más de las tres cuartas partes de las especies en la Tierra.
En un nuevo estudio , un equipo internacional de investigadores buscó cuantificar la cantidad de dióxido de carbono liberado durante el evento. Sus resultados, publicados hoy en Nature Communications, muestran que un solo pulso de actividad durante las erupciones del Triásico final liberó tanto dióxido de carbono como se espera que los humanos emitan en el transcurso del siglo XXI.
Los investigadores han sabido por algún tiempo que la formación de grandes provincias ígneas a menudo es seguida por cambios dramáticos en el clima o extinciones masivas. Las trampas Deccan en la India probablemente contribuyeron a la desaparición de los dinosaurios, por ejemplo, y se cree que las trampas siberianas han desencadenado la extinción del final del Pérmico, en la que se eliminó más del 90% de la vida en la Tierra.
«El CAMP es una de las provincias ígneas grandes más impresionantes de la Tierra», dijo Richard Ernst, Profesor de la Universidad Carleton de Canadá y de la Universidad Estatal de Tomsk de Rusia, que no participó en el estudio. Según Ernst, el volumen total del evento eruptivo enterraría a todos los Estados Unidos, incluida Alaska, debajo de un kilómetro de magma basáltico.
«Estos eventos son cada vez más reconocidos como causantes de un cambio ambiental masivo, y eso está bien documentado por la datación precisa que ha demostrado que están asociados en el tiempo con las extinciones masivas y otros cambios climáticos», dijo Ernst. «El problema luego se vuelve más y más hacia ¿cuál es el mecanismo?»
Como un potente gas de efecto invernadero, se entiende que el dióxido de carbono impulsa estos cambios climáticos, dijo. Pero lo que está menos claro es cuánto dióxido de carbono se emitió y de dónde proviene exactamente: ¿se deriva en gran medida del manto en sí, o se forma cuando el magma caliente golpea la corteza, cocinando los materiales orgánicos que se encuentran en las rocas sedimentarias? La respuesta tiene implicaciones tanto en superficie como subterráneas.
Para averiguarlo, el equipo detrás del nuevo estudio analizó muestras de lavas basálticas recolectadas de los Estados Unidos, Canadá, Marruecos y Portugal, ahora masas de tierra distantes que se separaron por la aparición de la gran provincia ígnea conocida como CAMP.
Pero estimar las emisiones de dióxido de carbono para las erupciones antiguas es un desafío, según Manfredo Capriolo, un estudiante de Doctorado (Ph.D) de la Universidad de Padua en Italia y autor principal del nuevo estudio. «El carbono es un elemento volátil», dijo. “Se desgasifica fácilmente durante el aumento y la erupción del magma. Además, se puede agregar carbono a las rocas viejas debido a la alteración ”.
El equipo tuvo que distinguir entre el carbono magmático en sus muestras y el carbono que se había incorporado como parte del proceso natural de meteorización de los depósitos de basalto. Para hacerlo, buscaron inclusiones de fusión en sus muestras: las gotas de roca derretida y gases atrapados dentro de los cristales que se forman a medida que el magma se enfría.
«Los nuevos datos cruciales fueron los que obtuvimos por análisis de microspectroscopía Raman, que nos permitieron detectar burbujas micrométricas que contienen carbono dentro de las inclusiones de fusión, debajo de la superficie de la roca», dijo Capriolo.
El equipo usó la concentración de dióxido de carbono en las burbujas para estimar la abundancia total de dióxido de carbono en el magma antes de que alcanzara la superficie en 500 a 1,000 partes por millón.
Según los autores del estudio, la alta concentración de dióxido de carbono en el magma ayuda a explicar el estilo de erupción pulsante que caracterizó al CAMP. El dióxido de carbono puede acelerar la elevación de magma a través de las capas de la Tierra. (Las erupciones en forma de fuente de Hawái, por ejemplo, son impulsadas por sus basaltos ricos en dióxido de carbono).
Sobre la base del volumen total del CAMP, la concentración de dióxido de carbono del magma y la relación de vidrio a burbujas de gas dentro de las inclusiones de fusión, el equipo estimó la cantidad total de dióxido de carbono volcánico liberado a la atmósfera.
Descubrieron que un solo pulso de actividad, la erupción de 100,000 kilómetros cúbicos de magma en unos 500 años, podría haber tenido un impacto significativo en el clima Triásico, de la misma manera que nuestras emisiones actuales están remodelando drásticamente nuestro mundo hoy. Todo el evento CAMP habría liberado aproximadamente 100,000 gigatoneladas de dióxido de carbono, suficiente para calentar el mundo entre 10 ° C y 15 ° C. Dicho de otro modo, dijo Ernst, «si estamos hablando de subir 2 ° a 3 ° durante cien años, estamos al 20% del camino a una extinción masiva».
«Hay innumerables variables que deben tenerse en cuenta para prever escenarios futuros de cambio climático y que no podemos limitar el mundo del Triásico final», advierte Capriolo. «Sin embargo, como geocientíficos, advertimos que las emisiones de dióxido de carbono actualmente en curso son similares a las que llevaron a la extinción masiva del Triásico final».
Para Ernst, el nuevo estudio subraya la importancia de comprender el pasado profundo de la Tierra para predecir cómo responderá al cambio climático futuro. Los científicos del clima generalmente usan modelos climáticos sofisticados basados en décadas de datos históricos del clima para predecir el cambio climático futuro. Pero, dijo, «hay una gran cantidad de datos al observar la geología de la Tierra, los cuatro mil quinientos millones de años de historia de cambio climático dramático, para proporcionar una idea del cambio climático moderno».
Fuente: American Geophysical Union (AGU) / Eos.
Artículo original: “How Modern Emissions Compare to Ancient, Extinction-Level Events”. Kate Wheeling. April 7, 2020.
Cita: Wheeling, K. (2020), Cómo se comparan las emisiones modernas con los antiguos eventos de nivel de extinción, Eos, 101, https://doi.org/10.1029/2020EO142456. Publicado el 07 de Abril de 2020.
Texto © 2020. Los autores. CC BY-NC-ND 3.0.
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La investigación estima que la actividad humana libera anualmente a la atmósfera alrededor de 40 a 100 veces más dióxido de carbono que toda la actividad volcánica. Esa es también una tasa de emisión de carbono ligeramente más alta de la que la Tierra experimentó justo después del impacto del asteroide que probablemente mató a los dinosaurios. El siguiente artículo lo explica:
Human Activity Outpaces Volcanoes, Asteroids in Releasing Deep Carbon. Kimberly M. S. Cartier. AGU /Eos, October 1, 2019. Humanity’s carbon emissions are, by far, the largest disturbance to Earth’s steady state carbon cycle.