Los investigadores de la Universidad de Syracuse están mirando el pasado geológico para hacer proyecciones futuras sobre el cambio climático.
Christopher K. Junium, profesor asistente de ciencias de la Tierra en la Facultad de Artes y Ciencias A&S, es el autor principal de un estudio que utiliza la composición isotópica de nitrógeno de los sedimentos para comprender los cambios en las condiciones marinas durante el Paleoceno-Eoceno TérmicoMáximo PETM: un breve período de rápido calentamiento global hace aproximadamente 56 millones de años.
El equipo de Junium, que incluye a Benjamin T. Uveges G'17, candidato a doctorado en A&S, y Alexander J. Dickson, profesor de geoquímica en Royal Holloway en la Universidad de Londres, ha publicado un artículo sobreel sujeto en Comunicaciones de la naturaleza Springer Nature, 2018.
Su investigación se centra en el antiguo Océano Tetis sitio del actual Mar Mediterráneo y proporciona un punto de referencia para los modelos climáticos y oceánicos actuales y futuros.
"El registro de isótopos de nitrógeno demuestra que las condiciones libres de oxígeno [anóxicas] se iniciaron rápidamente al inicio del PETM, cambiando la forma en que se reciclaron nutrientes importantes, como el nitrógeno", dice Junium, un geoquímico sedimentario y orgánico ".La magnitud de este cambio isotópico de nitrógeno es similar a la observada durante los rápidos intervalos de calentamiento en la Era Mesozoica [hace 252 millones a 66 millones de años], cuando amplias áreas de los océanos Tetis y Atlántico se agotaron en oxígeno, debajo de la superficie.
Tal agotamiento, conocido como desoxigenación, desencadenó eventos anóxicos oceánicos OAE en el este de Tethys durante la era mesozoica. Los científicos creen que los OAEs coincidieron con cambios rápidos en el clima de la Tierra antigua y la circulación oceánica, cambios marcados por una afluencia de dióxido de carbonode períodos de intenso vulcanismo.
"Si bien la causa exacta del PETM es un área de debate activo, estamos seguros de que los potentes gases de efecto invernadero, incluidos el dióxido de carbono y el metano, contribuyeron al calentamiento general", dice Junium.
El destino del Océano de Tetis y las áreas que lo rodean durante el PETM ha sido objeto de mucha especulación por parte de los paleoclimatólogos, en particular Dickson, que ha escrito mucho sobre él. Él y Junium están convencidos de que hay una gran cantidad de factores, incluida la acidificación del océano, la intensa lluvia y la intemperie en la tierra, y la afluencia de nutrientes p. ej., nitrógeno, fósforo y azufre de la descarga del río, prepararon el escenario para la desoxigenación. Similar a lo que está sucediendo hoy.
"Los sistemas marinos costeros pueden ser más vulnerables a las condiciones tipo OAE de lo que se pensaba anteriormente", dice Junium. "Esto es particularmente cierto en cuencas cerradas, como el Mar Báltico, o cerca de grandes sistemas fluviales, incluido el Mississippi, que sonviendo grandes influencias de la actividad antropogénica ... La expansión de las aguas anóxicas, particularmente durante los meses de verano, afecta a las comunidades marinas, así como a las que dependen de las zonas costeras para obtener fuentes de alimentos, pesca comercial o recreación ".
Basándose en datos del antiguo sistema del río Kheu en el sur de Rusia, Junium y sus colegas han confirmado que el ciclo del nitrógeno en el este de Tetis se sometió a una "reorganización importante" durante el PETM. "Las perturbaciones al ciclo del nitrógeno pueden tener consecuencias generalizadas,"dice Junium, refiriéndose al proceso en el que el nitrógeno cambia de una forma a otra, mientras circula por la atmósfera, los ecosistemas terrestres y marinos." El nitrógeno es crítico para la vida en la Tierra ".
La investigación del grupo va un paso más allá. Las variaciones en los datos de isótopos de nitrógeno del Kheu sugieren episodios en los que las condiciones anóxicas se relajaron, haciendo que el oxígeno se mezcle en la columna de agua.
"La transición entre las condiciones sin oxígeno y con poco oxígeno en el Océano Tetis durante el PETM puede haber creado condiciones que favorecieron una mayor producción de óxido nitroso, un potente gas de efecto invernadero producido por microbios a concentraciones muy bajas de oxígeno", dice Junium."Estudiar las condiciones que fomentaron la producción de óxido nitroso [durante el PETM] nos permite calibrar los modelos actuales y futuros del sistema terrestre. Hay más calentamiento que un simple aumento de las concentraciones de dióxido de carbono".
El óxido nitroso proporciona un giro interesante, aunque especulativo, a la investigación del grupo porque el gas no se puede medir directamente en rocas antiguas. "Creo que podemos defender si las condiciones durante el PETM favorecieron o no una mayor producción", Juniumdice.
Dickson está de acuerdo, y agrega que la mera sugerencia de que el óxido nitroso contribuya al calentamiento global durante el PETM es "fascinante".
"Eventos como el PETM son algunos de los mejores análogos geológicos que tenemos para un mundo más cálido. Y, sin embargo, durante años, una explicación satisfactoria de cómo interactuaron los impulsores climáticos de estos eventos antiguos para producir el nivel de calentamiento observado ha eludidomodeladores climáticos ", dice Dickson." La sugerencia de una retroalimentación de óxido nitroso sobre el calentamiento climático agrega una nueva capa de intriga a esta discusión y destaca el papel que podría tener un ciclo cambiante de nitrógeno en nuestra futura Tierra ".
Junium cree que su equipo está en el camino correcto. A medida que las concentraciones de dióxido de carbono se acercan peligrosamente a 400 partes por millón niveles no experimentados en tres millones de años, son conscientes de que el calentamiento continuará aumentando. Las implicaciones ecológicas y sociales podrían ser enormes.
Navegar en ese terreno, dice Junium, requiere mejores pronósticos basados en modelos para el calentamiento global.
"De hecho, hay lagunas en nuestra comprensión entre los mundos modelo y los mundos fósiles. El pasado nos permite probar y perfeccionar modelos en los que se basan las proyecciones futuras. También nos ayuda a determinar qué procesos faltan en nuestro sistema terrestre actualmodelos ", dice." Estas cosas combinadas nos ayudan a comprender y prepararnos para lo que está en el horizonte.
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Materiales proporcionado por Universidad de Syracuse . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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