viernes, 22 de junio de 2012

Calentamiento del planeta

El inuk Johnny Issaluk sostiene una fotografía reciente de un pantano de
Carolina del Sur. Así debió de ser su región natal en la Tierra de Baffin,
cerca del círculo polar Ártico, hace56 millones de años, cuando la temperatura

estival del agua en el polo Norte alcanzaba los 23 °C.
La causa fue una emisión de carbono masiva y, en términos geológicos, repentina. 

No se sabe exactamente cuánto carbono pasó a la atmósfera durante el Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno (MTPE), como llaman los científicos a dicho período, pero se calcula que fue más o menos la misma cantidad que se generaría hoy si los humanos quemáramos todas las reservas de carbón, petróleo y gas natural del mundo. El MTPE duró más de 150.000 años, hasta que el exceso de carbono fue reabsorbido. Produjo se­­quías, inundaciones, plagas de insectos y algunas extinciones. La vida en la Tierra sobrevivió, e in­­cluso prosperó, pero cambió drásticamente. Hoy las consecuencias evolutivas de aquel máximo de carbono tan lejano están a nuestro alrededor; de hecho, nos incluyen a nosotros mismos. Y ahora nosotros estamos repitiendo el experimento.


El MTPE «es un modelo de algo que estamos empezando a vislumbrar, un modelo de lo que significa jugar con nuestra atmósfera», afirma Philip Gingerich, paleontólogo de vertebrados de la Universidad de Michigan. «La idea es que desencadenas algo que se te va de las manos y tarda 100.000 años en recuperar el equilibrio.»
Gingerich y otros colegas descubrieron el profundo cambio evolutivo del final del paleoceno mucho antes de que su causa se relacionara con el carbono. Desde hace 40 años Gingerich busca fósiles de ese período en la cuenca del Bighorn, una árida meseta de 160 kilómetros de largo al este del Parque Nacional de Yellowstone, en el norte de Wyoming. La mayor parte del tiempo excava en las laderas de una mesa larga y estrecha llamada Polecat Bench, que se extiende hacia el extremo norte de la cuenca.

El paleooceanógrafo James Zachos sostiene la réplica de un testigo de
 sedimento que revela un cambio abrupto en el Atlántico hace 56 millones de
años, al comienzodel MTPE. Las conchas blancas del plancton desaparecieron
del lodo del fondo marino, y variaron su color del blanco al rojo (barra abajo).
Según Zachos, cuando aumentó el cO₂ en la atmósfera, este se infiltró
 en los océanos, donde acidificó el agua y disolvió las conchas.
Una tarde de verano subí con él hasta el extremo sur de ese cerro. Durante las últimas glaciaciones, me explicó, Polecat Bench era el lecho del río Shoshone, que lo tapizó de cantos rodados. En algún momento el río se desvió hacia el este y empezó a abrirse camino entre los sedimentos más blandos y antiguos que llenan la cuenca del Bighorn. Ahora Polecat Bench se en­­cuentra entre dos ríos y se eleva 150 metros sobre sus valles. A lo largo de miles de años el viento invernal y los aguaceros estivales han esculpido sus laderas hasta convertirlas en un terreno de cárcavas que deja al descubierto varias capas de sedimentos. Los correspondientes al MTPE afloran en el extremo más meridional.

Ahí es donde Gingerich ha documentado una gran proliferación de mamíferos. En mitad de la ladera, en una capa de sedimento rojo de unos 30 metros de grosor, ha descubierto fósiles de los mamíferos perisodáctilos y artiodáctilos más antiguos, y también de primates verdaderos (euprimates): es decir, los primeros miembros de los órdenes que hoy incluyen, respectivamente, a caballos, vacas y humanos. Fósiles similares se han hallado desde entonces en Asia y Europa. Aparecen por todas partes, como salidos de la nada. Nueve millones de años después de la colisión de un asteroide en la península de Yucatán, un cataclismo que según la mayoría de los científicos provocó la extinción de los dinosaurios, la Tierra pasó al parecer por otra crisis.

Los orificios en las hojas fósiles indican que en la cuenca
del Bighorn los insectos se hicieron más abundantes y
voraces cuando el cO2 aumentó y las temperaturas subieron
durante el MTPE. Algunos mamíferos redujeron su tamaño
temporalmente para adaptarse. Las tibias de los caballos
medían como una pata de pollo. Según Philip Gingerich,
eso significa que cuando es necesario, «la evolución es
rápida». Uno de los primeros esqueletos completos de
caballo conocidos; aunque es posterior en unos cuantos
millones de años, ya en pleno eoceno, es similar a los del MTPE
pero un 50 % más grande.
Durante las dos primeras décadas en que Gingerich trabajó para documentar la transición del paleoceno al eoceno, la ma­­yoría de los científicos consideraba ese período simplemente como la época en que un conjunto de fósiles dio paso a otro. Esa percepción empezó a cambiar en 1991, cuando dos oceanógra­­­­fos, James Kennett y Lowell Stott, analizaron los isó­­topos de carbono (diferentes formas del átomo de carbono) en un testigo de sedimento ex­­traído del fondo marino del Atlántico cerca de la An­­tártida. Justo en el límite entre el paleoceno y el eoceno, un cambio drástico en la proporción entre los distintos isótopos presentes en los fósiles de unos organismos diminutos llamados fo­­raminíferos indicaba que una cantidad enorme de carbono «nuevo» había inundado los océanos en el plazo de unos pocos siglos. También se ha­­bría difundido en la atmósfera, y allí, en forma de CO2, habría retenido el calor del Sol, calentando el planeta. Los isótopos de oxígeno en los foraminíferos indican que todo el océano se calentó, desde la superficie hasta el lodo del fondo, donde vivía la mayoría de los foraminíferos.

A comienzos de los años noventa, los mismos signos de una convulsión planetaria empezaron a observarse en Polecat Bench. Dos jóvenes científicos, Paul Koch, de la Carnegie Institution, y James Zachos, entonces en la Universidad de Michigan, recogieron muestras de tierra rica en carbonatos de cada una de las capas de sedimentos, así como dientes de un mamífero primitivo llamado Phenacodus. Cuando analizaron los isótopos de carbono en la tierra y en el esmalte de los dientes, encontraron el mismo máximo de carbono observado en los foraminíferos. Cada vez estaba más claro que el MTPE había sido un episodio de calentamiento global que no solo había afectado a unos minúsculos organismos marinos, sino también a grandes animales te­­rrestres. Los científicos hallaron en el máximo de carbono (la huella reveladora de una liberación mundial de gases de efecto invernadero) una herramienta para identificar el MTPE en rocas de todo el mundo.

Durante el MTPE, algunos mamíferos redujeron su tamaño
temporalmente para adaptarse. Las tibias de los caballos
medían como una pata de pollo. Según Philip Gingerich,
eso significa que cuando es necesario, «la evolución es rápida».
Uno de los primeros esqueletos completos de caballo conocidos;
aunque es posterior en unos cuantos millones de años,
ya en pleno eoceno, es similar a los del MTPE pero un 50 % más grande.
¿De dónde salió todo ese carbono? Conocemos la fuente del exceso de carbono que hoy hay en la atmósfera: nosotros. Pero hace 56 millones de años no había humanos, y mucho menos automóviles o centrales térmicas. Se han sugerido muchos orígenes para el máximo de carbono del MTPE, y dado el volumen de las emisiones, probablemente procedió de más de una fuente. Al final del paleoceno, Europa y Groenlandia se estaban separando y el Atlántico Norte se estaba abriendo, lo que produjo erupciones volcánicas gigantescas que pudieron hacer que el CO2 de los sedimentos orgánicos del lecho marino se evaporara, aunque probablemente sin alcanzar la rapidez necesaria para explicar esos máximos isotópicos. Puede que ardieran los depósitos de turba del paleoceno, aunque hasta ahora no se ha encontrado hollín de esos incendios en los testigos de sedimentos. La colisión de un cometa gigante en una zona de rocas carbonatadas también podría haber liberado una importante cantidad de carbono con gran rapidez, pero de momento no hay ninguna prueba directa de que se produjera tal impacto.

Según la hipótesis más antigua y todavía la más aceptada, gran parte del carbono procedió de grandes depósitos de hidrato de metano, un peculiar compuesto semejante al hielo que consiste en una única molécula de metano atrapada entre moléculas de agua. Los hidratos solo son estables dentro de un estrecho margen de temperaturas bajas y presión alta; actualmente hay grandes depósitos de esos hidratos bajo la tundra ártica y bajo el lecho marino, en las pendientes que conectan las plataformas continentales con las llanuras abisales. Durante el MTPE, un calentamiento inicial causado por otro fenómeno (quizá la actividad volcánica, quizá ligeras fluctuaciones de la órbita terrestre que determinaron una mayor exposición de algunas regiones a la luz solar) pudo fundir los hidratos, lo que habría liberado las moléculas de metano en la atmósfera.

La hipótesis es alarmante. El metano atmosférico calienta el planeta 20 veces más deprisa por molécula que el dióxido de carbono. Después, al cabo de un decenio o dos, se oxida en CO₂ y mantiene durante mucho tiempo el efecto de calentamiento. Muchos científicos creen que algo así podría suceder en la actualidad: el calentamiento producido por la quema de combustibles fósiles podría desencadenar una liberación descontrolada del metano presente en las profundidades marinas y las regiones árticas.

Las franjas de tierra roja en la árida cuenca del Bighorn,
en el estado de Wyoming, señalan el repentino calentamiento
que experimentó el planeta hace 56 millones de años, que
secó los pantanos donde habían vivido reptiles como el
aligátor del Okefenokee, ilustrado aquí.
A partir de sus datos, Koch y Zachos llegaron a la conclusión de que el MTPE hizo subir unos cinco grados la temperatura media anual de la cuenca del Bighorn, un calentamiento mayor que el experimentado en esa misma zona desde la última glaciación. También es un poco más de lo que pronostican los modelos climáticos para el siglo XXI, pero no más que para los siglos siguientes si los humanos seguimos quemando combustibles fósiles. Los modelos pronostican también graves alteraciones de los regímenes de lluvias en el mundo, incluso en este siglo, sobre todo en las regiones subtropicales. Pero, ¿qué hacer para poner a prueba esos modelos? «No podemos esperar 100 o 200 años para ver qué pasa –dice el geólogo sueco Birger Schmitz, quien desde hace un decenio estudia las rocas del MTPE en los Pirineos españoles–. Por eso es tan interesante el MTPE: porque conocemos el desenlace. Podemos ver lo que sucedió al final.»

Lo que pasó en la cuenca del Bighorn fue una remodelación a gran escala de todas las formas de vida. Scott Wing, paleobotánico del Museo Nacional de Historia Natural de la Smithsonian Institution, lleva 36 veranos recogiendo hojas fósiles en la región. Todos los años, cuando llega el mes de julio, vuelve una vez más a las excavaciones con la esperanza «de que se haga la luz», como él dice.

Hace unos años se hizo la luz. «Llevaba unos diez años buscando un afloramiento de fósiles como este», dijo Wing. Estábamos sentados en una ladera, unos 25 kilómetros al sur de la carretera 16, entre Ten Sleep y Worland, al oeste de las montañas Bighorn, golpeando con un martillo las piedras de una zanja excavada previamente por los ayudantes de Wing. En las laderas lejanas se veían claramente las franjas horizontales rojas, entre estratos grises y amarillos, que caracterizan los terrenos del MTPE. Abajo, en una hondonada, la bomba de un pozo petrolífero se balanceaba fuera del alcance de nuestros oídos; desde lo alto de la colina se divisaban me­dia docena más. En los silencios intermitentes de nuestra conversación, el único sonido era el de los martillos: golpes sordos, otros metálicos y distantes que resonaban como el eco de un diapasón, y el ruido de las rocas al partirse. Si golpeábamos con el martillo con suficiente persistencia, la roca cedía a lo largo del plano que separaba dos capas de sedimentos y a veces dejaba expuesta una hoja tan perfectamente conservada que con la lupa de Wing era posible ver las huellas de los estragos causados por los insectos hace 56 millones de años.

Usando una tecnología preventiva, los tanques de una central
de la American Electric Power de Virginia Occidental capturaban
parte del CO₂ producido. Pero la empresa ha aparcado el costoso
proyecto hasta que el Gobierno estadounidense ponga límites a las
emisiones.

Cuando encontró su primer afloramiento de hojas del MTPE, Wing lo supo enseguida. «Mu­­chas plantas eran especies que veía por primera vez», dijo. Los fósiles que ya había recogido revelaban que antes y después del calentamiento la cuenca estuvo cubierta por un denso bosque de abedules, sicomoros, metasecuoyas, palmeras y árboles perennifolios similares a magnolias. Durante el paleoceno y el eoceno, Bighorn debió de responder a la tipología del bioma subtropical, con terrenos fangosos y pantanosos.

Pero Wing ha descubierto que en el momento culminante del MTPE, el paisaje se metamorfoseó en algo completamente distinto. Se tornó estacionalmente más seco y abierto, como los bosques tropicales secos de América Central. A medida que el planeta se calentaba, nuevas especies vegetales migraban desde el sur hasta la cuenca, desde lugares tan lejanos como la costa del golfo de México, a una distancia latitudinal de 1.500 kilómetros. Muchas eran plantas leguminosas, no las variedades hortícolas, sino árboles de la misma familia, semejantes a las actuales mimosas. Y casi todas estaban llenas de bichos.

De los cientos de hojas fósiles examinadas por Wing y su colega Ellen Currano, de la Universidad Miami en Ohio, un 60% tiene orificios o canales abiertos por insectos. Puede que el calor acelerase el metabolismo de los bichos y les hiciese comer más y reproducirse más deprisa. O tal vez la mayor concentración de dióxido de carbono afectó directamente a las plantas. De hecho, cuando se inyecta CO₂ en los invernaderos modernos, las plantas crecen más, pero su contenido proteico es menor, por lo que las hojas son menos nutritivas. Puede que sucediera lo mismo en el «invernadero» del MTPE. Quizá los insectos tenían que comer más para saciar el apetito.

Fuente: National Geographic