Nuevas cantidades de hollín, lanzadas al aire desde incendios forestales globales después de un ataque masivo de asteroides hace 66 millones de años, habrían sumergido a la Tierra en la oscuridad durante casi dos años, según una nueva investigación. Esto habría apagado la fotosíntesis, enfriado drásticamente el planetay contribuyó a la extinción masiva que marcó el fin de la era de los dinosaurios.
Estos nuevos detalles sobre cómo el clima podría haber cambiado dramáticamente después del impacto de un asteroide de 10 kilómetros de ancho se publicarán el 21 de agosto en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias . El estudio, dirigido por el Centro Nacional de Investigación Atmosférica NCAR con el apoyo de la NASA y la Universidad de Colorado Boulder, utilizó un modelo de computadora de clase mundial para pintar una imagen rica de cómo las condiciones de la Tierra podrían haberse visto al finaldel período cretáceo, información que los paleobiólogos pueden usar para comprender mejor por qué algunas especies murieron, especialmente en los océanos, mientras que otras sobrevivieron.
Los científicos estiman que más de las tres cuartas partes de todas las especies en la Tierra, incluidos todos los dinosaurios no aviarios, desaparecieron en el límite de los períodos Cretáceo-Paleógeno, un evento conocido como la extinción K-Pg. La evidencia muestra que la extinción ocurrióal mismo tiempo que un gran asteroide golpeó la Tierra en lo que hoy es la península de Yucatán. La colisión habría provocado terremotos, tsunamis e incluso erupciones volcánicas.
Los científicos también calculan que la fuerza del impacto habría lanzado roca vaporizada muy por encima de la superficie de la Tierra, donde se habría condensado en pequeñas partículas conocidas como esférulas. A medida que las esférulas volvían a la Tierra, se habrían calentado por fricción a temperaturaslo suficientemente alto como para provocar incendios mundiales y asar la superficie de la Tierra. Una capa delgada de esférulas se puede encontrar en todo el mundo en el registro geológico.
"La extinción de muchos de los animales grandes en tierra podría haber sido causada por las secuelas inmediatas del impacto, pero los animales que vivían en los océanos o aquellos que podían excavar bajo tierra o deslizarse bajo el agua temporalmente podrían haber sobrevivido", dijo el científico del NCARCharles Bardeen, quien dirigió el estudio. "Nuestro estudio retoma la historia después de los efectos iniciales, después de los terremotos y los tsunamis y el asado. Queríamos ver las consecuencias a largo plazo de la cantidad de hollín que creemos que se creó.y qué podrían haber significado esas consecuencias para los animales que quedaron "
Otros coautores del estudio son Rolando García y Andrew Conley, ambos científicos de NCAR, y Owen "Brian" Toon, investigador de la Universidad de Colorado Boulder.
Un mundo sin fotosíntesis
En estudios anteriores, los investigadores han estimado la cantidad de hollín que podrían haber producido los incendios forestales mundiales al medir los depósitos de hollín que aún se conservan en el registro geológico. Para el nuevo estudio, Bardeen y sus colegas utilizaron el Modelo del Sistema Terrestre Comunitario basado en NCARCESM para simular el efecto del hollín en el clima global en el futuro. Utilizaron las estimaciones más recientes de la cantidad de hollín fino que se encuentra en la capa de roca que queda después del impacto 15,000 millones de toneladas, así como también más grandes y más pequeñoscantidades, para cuantificar la sensibilidad del clima a incendios más o menos extensos.
En las simulaciones, el hollín calentado por el Sol se elevó más y más a la atmósfera, formando una barrera global que impidió que la gran mayoría de la luz solar llegara a la superficie de la Tierra ". Al principio habría sido casi tan oscuro como una luz de lunanoche ", dijo Toon.
Si bien los cielos se habrían iluminado gradualmente, la fotosíntesis habría sido imposible durante más de un año y medio, según las simulaciones. Debido a que muchas de las plantas en la tierra ya habrían sido incineradas en los incendios, la oscuridad probablemente habríatuvo su mayor impacto en el fitoplancton, que sustenta la cadena alimenticia del océano. La pérdida de estos pequeños organismos habría tenido un efecto dominó a través del océano, devastando muchas especies de vida marina.
El equipo de investigación también descubrió que la fotosíntesis se habría bloqueado temporalmente incluso a niveles mucho más bajos de hollín. Por ejemplo, en una simulación que usa solo 5,000 millones de toneladas de hollín, aproximadamente un tercio de la mejor estimación de las mediciones, la fotosíntesis podríatodavía ha sido imposible durante todo un año.
En las simulaciones, la pérdida de luz solar causó una fuerte disminución de las temperaturas promedio en la superficie de la Tierra, con una caída de 50 grados Fahrenheit 28 grados Celsius sobre la tierra y 20 grados Fahrenheit 11 grados Celsius sobre los océanos.
Si bien la superficie de la Tierra se enfrió en los escenarios de estudio, la atmósfera más alta en la estratosfera en realidad se volvió mucho más cálida a medida que el hollín absorbía la luz del Sol. Las temperaturas más cálidas causaron la destrucción del ozono y permitieron almacenar grandes cantidades de vapor de agua en elatmósfera superior. El vapor de agua reaccionó químicamente en la estratosfera para producir compuestos de hidrógeno que condujeron a una mayor destrucción del ozono. La pérdida de ozono resultante habría permitido que dosis dañinas de luz ultravioleta llegaran a la superficie de la Tierra después de que se despejara el hollín.
El gran reservorio de agua en la atmósfera superior formada en las simulaciones también hizo que la capa de hollín bloqueador de la luz solar se eliminara abruptamente después de persistir durante años, un hallazgo que sorprendió al equipo de investigación. A medida que el hollín comenzó a asentarseEn la estratosfera, el aire comenzó a enfriarse. Este enfriamiento, a su vez, hizo que el vapor de agua se condensara en partículas de hielo, lo que eliminó aún más hollín de la atmósfera.- La fina capa de hollín desapareció en solo unos meses.
Desafiando el modelo
Si bien los científicos creen que el nuevo estudio ofrece una imagen sólida de cómo las grandes inyecciones de hollín en la atmósfera pueden afectar el clima, también advierten que el estudio tiene limitaciones.
Por ejemplo, las simulaciones se ejecutaron en un modelo de la Tierra moderna, no en un modelo que representara cómo era la Tierra durante el Período Cretáceo, cuando los continentes estaban en ubicaciones ligeramente diferentes. La atmósfera hace 66 millones de años también contenía algo diferenteconcentraciones de gases, incluidos niveles más altos de dióxido de carbono.
Además, las simulaciones no intentaron explicar las erupciones volcánicas o el azufre liberado de la corteza terrestre en el sitio del impacto del asteroide, lo que habría resultado en un aumento de los aerosoles de sulfato que reflejan la luz en la atmósfera.
El estudio también desafió los límites del componente atmosférico del modelo de computadora, conocido como el Modelo de clima comunitario de atmósfera completa WACCM.
"Una colisión de asteroides es una perturbación muy grande, no es algo que normalmente se vería al modelar escenarios climáticos futuros", dijo Bardeen. "Así que el modelo no fue diseñado para manejar esto y, a medida que avanzamos, tuvimos que ajustarel modelo para que pueda manejar algunos de los impactos del evento, como el calentamiento de la estratosfera en más de 200 grados centígrados ".
Estas mejoras a WACCM podrían ser útiles para otros tipos de estudios, incluido el modelado de un escenario de "invierno nuclear". Al igual que los incendios forestales mundiales hace millones de años, la explosión de armas nucleares también podría inyectar grandes cantidades de hollín en la atmósfera, lo que podríaconducir a un enfriamiento global temporal.
"La cantidad de hollín creada por la guerra nuclear sería mucho menor de lo que vimos durante la extinción de K-Pg", dijo Bardeen. "Pero el hollín aún alteraría el clima de manera similar, enfriando la superficie y calentando la atmósfera superior, con efectos potencialmente devastadores ".
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Materiales proporcionado por Centro Nacional de Investigación Atmosférica / Corporación Universitaria de Investigación Atmosférica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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