Por primera vez, los científicos del clima han compilado un registro continuo y de alta fidelidad de variaciones en el clima de la Tierra que se extienden 66 millones de años en el pasado. El registro revela cuatro estados climáticos distintivos, que los investigadores denominaron Hothouse, Warmhouse, Coolhouse yNevera.
Estos estados climáticos importantes persistieron durante millones y, a veces, decenas de millones de años, y dentro de cada uno el clima muestra variaciones rítmicas correspondientes a cambios en la órbita de la Tierra alrededor del Sol. Pero cada estado climático tiene una respuesta distintiva a las variaciones orbitales, que impulsancambios relativamente pequeños en las temperaturas globales en comparación con los cambios dramáticos entre diferentes estados climáticos.
Los nuevos hallazgos, publicados el 10 de septiembre en ciencia , son el resultado de décadas de trabajo y una gran colaboración internacional. El desafío era determinar las variaciones climáticas pasadas en una escala de tiempo lo suficientemente fina para ver la variabilidad atribuible a las variaciones orbitales en la excentricidad de la órbita de la Tierra alrededor del sol y elprecesión e inclinación de su eje de rotación.
"Sabemos desde hace mucho tiempo que los ciclos glacial-interglaciares están marcados por cambios en la órbita de la Tierra, que alteran la cantidad de energía solar que llega a la superficie de la Tierra, y los astrónomos han estado calculando estas variaciones orbitales en el tiempo", explicóel coautor James Zachos, profesor distinguido de ciencias de la Tierra y planetarias e Ida Benson Lynn, profesora de Salud Oceánica en UC Santa Cruz
"A medida que reconstruimos climas pasados, pudimos ver bastante bien los cambios bruscos a largo plazo. También sabíamos que debería haber una variabilidad rítmica de escala más fina debido a las variaciones orbitales, pero durante mucho tiempo se consideró imposible recuperar esa señal,", Dijo Zachos." Ahora que hemos logrado capturar la variabilidad climática natural, podemos ver que el calentamiento antropogénico proyectado será mucho mayor que eso ".
Durante los últimos 3 millones de años, el clima de la Tierra ha estado en un estado de Icehouse caracterizado por períodos glaciales e interglaciares alternados. Los humanos modernos evolucionaron durante este tiempo, pero las emisiones de gases de efecto invernadero y otras actividades humanas ahora están impulsando al planeta hacia Warmhouse e Invernaderoestados climáticos no vistos desde la época del Eoceno, que terminó hace unos 34 millones de años. Durante el Eoceno temprano, no había casquetes polares, y las temperaturas globales promedio eran de 9 a 14 grados Celsius más altas que las actuales.
"Las proyecciones del IPCC para 2300 en el escenario 'business-as-usual' potencialmente llevarán la temperatura global a un nivel que el planeta no ha visto en 50 millones de años", dijo Zachos.
Para compilar el nuevo registro climático fue fundamental obtener núcleos de sedimentos de alta calidad de las cuencas oceánicas profundas a través del Programa internacional de perforación oceánica ODP, más tarde el Programa integrado de perforación oceánica, IODP, logrado en 2013 por el Programa internacional de descubrimiento oceánico. Firmasde los climas pasados se registran en las conchas de plancton microscópico llamado foraminífero conservado en los sedimentos del lecho marino. Después de analizar los núcleos de sedimentos, los investigadores tuvieron que desarrollar una "astrocronología" comparando las variaciones climáticas registradas en las capas de sedimentos con las variaciones en la órbita de la Tierraconocido como ciclos de Milankovitch.
"La comunidad descubrió cómo extender esta estrategia a intervalos de tiempo más antiguos a mediados de la década de 1990", dijo Zachos, quien dirigió un estudio publicado en 2001 en ciencia que mostró la respuesta climática a las variaciones orbitales durante un período de 5 millones de años que cubre la transición del Oligoceno al Mioceno, hace unos 25 millones de años.
"Eso cambió todo, porque si podíamos hacer eso, sabíamos que podríamos remontarnos hasta hace unos 66 millones de años y poner estos eventos transitorios y transiciones importantes en el clima de la Tierra en el contexto de variaciones de escala orbital".él dijo.
Zachos ha colaborado durante años con el autor principal Thomas Westerhold en el Centro de Ciencias Ambientales Marinas de la Universidad de Bremen MARUM en Alemania, que alberga un vasto depósito de núcleos de sedimentos. El laboratorio de Bremen junto con el grupo de Zachos en UCSC generó gran parte delnuevos datos para la parte anterior del registro.
Westerhold supervisó un paso crítico, uniendo segmentos superpuestos del registro climático obtenido de núcleos de sedimentos de diferentes partes del mundo. "Es un proceso tedioso ensamblar esta larga megasplice de registros climáticos, y también queríamos replicar los registros connúcleos de sedimentos separados para verificar las señales, por lo que este fue un gran esfuerzo de la comunidad internacional trabajando en conjunto ", dijo Zachos.
Ahora que han compilado un registro climático continuo con fecha astronómica de los últimos 66 millones de años, los investigadores pueden ver que la respuesta del clima a las variaciones orbitales depende de factores como los niveles de gases de efecto invernadero y la extensión de las capas de hielo polar.
"En un mundo de invernadero extremo sin hielo, no habrá retroalimentación que involucre las capas de hielo, y eso cambia la dinámica del clima", explicó Zachos.
La mayoría de las principales transiciones climáticas en los últimos 66 millones de años se han asociado con cambios en los niveles de gases de efecto invernadero. Zachos ha realizado una extensa investigación sobre el Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno PETM, por ejemplo, mostrando que este episodio de rápidaEl calentamiento, que llevó al clima a un estado de invernadero, se asoció con una liberación masiva de carbono a la atmósfera. De manera similar, a finales del Eoceno, cuando los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera descendían, las capas de hielo comenzaron a formarse en la Antártida y el clima pasó aun estado Coolhouse.
"El clima puede volverse inestable cuando se acerca a una de estas transiciones, y vemos respuestas más deterministas al forzamiento orbital, así que eso es algo que nos gustaría comprender mejor", dijo Zachos.
El nuevo registro climático proporciona un marco valioso para muchas áreas de investigación, agregó. No solo es útil para probar modelos climáticos, sino también para geofísicos que estudian diferentes aspectos de la dinámica de la Tierra y paleontólogos que estudian cómo los entornos cambiantes impulsan la evolución de las especies..
Los coautores Steven Bohaty, ahora en la Universidad de Southampton, y Kate Littler, ahora en la Universidad de Exeter, trabajaron con Zachos en UC Santa Cruz. Los coautores del artículo también incluyen investigadores de más de una docena de instituciones en todo el mundo.El trabajo fue financiado por la Fundación Alemana de Investigación DFG, el Consejo de Investigación Ambiental Natural NERC, el programa Horizonte 2020 de la Unión Europea, la Fundación Nacional de Ciencias de China, el Centro de Ciencias del Sistema Terrestre de los Países Bajos y la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU.
Finalmente se revela el tamaño real del mega tiburón prehistórico
Posible marcador de vida visto en Venus
Investigadores descubren un circuito cerebral específico dañado por el aislamiento social durante la infancia
El registro de alta fidelidad de la historia climática de la Tierra pone los cambios actuales en contexto
¿El oxígeno de la Tierra ha oxidado la Luna durante miles de millones de años?
Los olores producidos por los microbios del suelo atraen a las hormigas rojas a lugares más seguros para anidar