“Esto no quiere decir que el desastre ocurre al día siguiente”, dice el profesor Daniel Rothman sobre su nuevo estudio. “Está diciendo que, si no se controla, el ciclo del carbono se movería hacia un reino que ya no sería estable, y se comportaría de una manera que sería difícil de predecir. En el pasado geológico, este tipo de comportamiento está asociado con la extinción masiva “.Para el año 2100, los océanos podrían tener suficiente carbono para lanzar el exterminio masivo de especies en los próximos milenios.
En los últimos 540 millones de años, la Tierra ha sufrido cinco eventos de extinción en masa, cada uno involucrando procesos que alteraron el ciclo normal de carbono a través de la atmósfera y los océanos. Estas perturbaciones globalmente fatales en carbono se desarrollaron cada una por miles o millones de años y coinciden con el exterminio generalizado de especies marinas alrededor del mundo.
La pregunta para muchos científicos es si el ciclo del carbono está experimentando ahora una sacudida significativa que podría inclinar el planeta hacia una sexta extinción en masa. En la era moderna, las emisiones de dióxido de carbono han aumentado constantemente desde el siglo XIX, pero descifrar si este reciente aumento en el carbono podría conducir a la extinción en masa ha sido un reto. Esto se debe principalmente a que es difícil relacionar antiguas anomalías de carbono, que ocurren durante miles o millones de años, hasta las interrupciones de hoy, que han tenido lugar durante poco más de un siglo.
Daniel Rothman, profesor de geofísica del Departamento de Ciencias Atmosféricas y Planetarias del MIT y co-director del Centro Lorenz del MIT, ha analizado cambios significativos en el ciclo del carbono durante los últimos 540 millones de años, incluyendo los cinco eventos de extinción masiva. Ha identificado “umbrales de catástrofe” en el ciclo del carbono que, si se superan, conducirían a un entorno inestable y, en última instancia, a la extinción en masa.
En un artículo publicado en Science Advances , propone que la extinción en masa ocurre si uno de los dos umbrales es cruzado: Para los cambios en el ciclo del carbono que ocurren durante largas escalas de tiempo, las extinciones seguirán si esos cambios ocurren a tasas más rápidas de lo que los ecosistemas globales pueden adaptar . Para las perturbaciones del carbono que tienen lugar en escalas de tiempo más cortas, el ritmo de los cambios del ciclo del carbono no importará; en cambio, el tamaño o magnitud del cambio determinará la probabilidad de un evento de extinción.
Tomando este razonamiento en el tiempo, Rothman predice que, dada la reciente subida de las emisiones de dióxido de carbono en una escala de tiempo relativamente corta, una sexta extinción dependerá de si una cantidad crítica de carbono se agrega a los océanos. Esa cantidad, calcula, es de 310 gigatonelones, que estima ser aproximadamente equivalente a la cantidad de carbono que las actividades humanas habrán agregado a los océanos del mundo para el año 2100.
¿Significa esto que la extinción en masa seguirá pronto a principios de siglo? Rothman dice que tomaría algún tiempo – cerca de 10.000 años – para que ocurran tales desastres ecológicos. Sin embargo, él dice que para el 2100 el mundo puede haber inclinado en “territorio desconocido.”
“Esto no quiere decir que el desastre ocurre al día siguiente”, dice Rothman. “Está diciendo que, si no se controla, el ciclo del carbono se movería hacia un reino que ya no sería estable, y se comportaría de una manera que sería difícil de predecir. En el pasado geológico, este tipo de comportamiento está asociado con la extinción masiva “.
La historia sigue a la teoría
Rothman había trabajado anteriormente en la extinción del Pérmico final, la extinción más severa en la historia de la Tierra, en la cual un pulso masivo de carbono a través del sistema de la Tierra estuvo involucrado en la eliminación de más del 95 por ciento de las especies marinas en todo el mundo. Desde entonces, las conversaciones con colegas lo estimularon a considerar la posibilidad de una sexta extinción, planteando una pregunta esencial:
“¿Cómo puedes realmente comparar estos grandes acontecimientos en el pasado geológico, que se producen en períodos de tiempo tan vastos, a lo que está pasando hoy, que es siglos en el más largo?” Rothman dice. “Así que me senté un día de verano y traté de pensar en cómo uno podría ir sobre esto sistemáticamente.”
Él derivó eventual una fórmula matemática simple basada en principios físicos básicos que relaciona la tarifa crítica y la magnitud del cambio en el ciclo del carbón a la escala de tiempo que separa rápido de cambio lento. Hizo la hipótesis de que esta fórmula debería predecir si la extinción en masa, o algún otro tipo de catástrofe global, debería ocurrir.
Rothman entonces preguntó si la historia siguió su hipótesis. Mediante la búsqueda a través de cientos de artículos publicados sobre geoquímica, identificó 31 eventos en los últimos 542 millones de años en los que se produjo un cambio significativo en el ciclo de carbono de la Tierra. Para cada evento, incluyendo las cinco extinciones en masa, Rothman señaló el cambio en el carbono, expresado en el registro geoquímico como un cambio en la abundancia relativa de dos isótopos, el carbono-12 y el carbono-13. También señaló la duración del tiempo durante el cual ocurrieron los cambios.
Él entonces ideó una transformación matemática para convertir estas cantidades en la masa total del carbón que fue agregada a los océanos durante cada acontecimiento. Finalmente, trazó la masa y la escala de tiempo de cada evento.
“Se hizo evidente que había una tasa característica de cambio que al sistema básicamente no le gustaba pasar”, dice Rothman.
En otras palabras, él observó un umbral común que la mayor parte de los 31 acontecimientos parecían permanecer debajo. Si bien estos eventos implicaron cambios significativos en el carbono, fueron relativamente benignos – no lo suficiente como para desestabilizar el sistema hacia la catástrofe. Por el contrario, cuatro de los cinco eventos de extinción en masa se encuentran por encima del umbral, siendo la más extrema la extinción final del Pérmico la más lejana sobre la línea.
“Entonces se convirtió en una cuestión de averiguar lo que significaba”, dice Rothman.
Una fuga oculta
Tras un análisis más profundo, Rothman encontró que la tasa crítica para la catástrofe está relacionada con un proceso oculto dentro del ciclo natural de carbono de la Tierra. El ciclo es esencialmente un bucle entre la fotosíntesis y la respiración. Normalmente, hay una “fuga” en el ciclo, en el que una pequeña cantidad de carbono orgánico se hunde en el fondo del océano y, con el tiempo, es enterrada como sedimento y secuestrada del resto del ciclo del carbono.
Rothman encontró que la tasa crítica era equivalente a la tasa de exceso de producción de dióxido de carbono que resultaría de tapar la fuga. Cualquier dióxido de carbono adicional inyectado en el ciclo no podría ser descrito por el propio bucle. Uno o más de los otros procesos habrían llevado el ciclo del carbono a un territorio inestable.
A continuación, determinó que la tasa crítica sólo se aplica más allá de la escala temporal en la que el ciclo del carbono marino puede restablecer su equilibrio después de ser perturbado. Hoy en día, este plazo es de unos 10.000 años. Para eventos mucho más cortos, el umbral crítico ya no está vinculado a la velocidad a la que se agrega carbono a los océanos, sino a la masa total del carbono. Ambos escenarios dejarían un exceso de carbono circulando a través de los océanos y la atmósfera, probablemente resultando en el calentamiento global y la acidificación de los océanos.
El siglo ‘ es el límite
A partir de la tasa crítica y la escala de tiempo de equilibrio, Rothman calculó que la masa crítica de carbono para el día moderno era de aproximadamente 310 gigatoneladas.
A continuación, comparó su predicción con la cantidad total de carbono añadido a los océanos de la Tierra para el año 2100, como se proyecta en el informe más reciente del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático. Las proyecciones del IPCC consideran cuatro vías posibles para las emisiones de dióxido de carbono, que van desde una asociada con políticas estrictas para limitar las emisiones de dióxido de carbono, a otra relacionada con la gama alta de escenarios sin limitaciones.
En el mejor de los casos se proyecta que los seres humanos aportarán 300 gigatonelones de carbono a los océanos para el año 2100, mientras que más de 500 gigatonelones se añadirán en el peor de los casos, superando con creces el umbral crítico. En todos los escenarios, Rothman muestra que para el año 2100, el ciclo del carbono estará cerca o muy por encima del umbral de la catástrofe.
“Debería haber formas de retroceder [las emisiones de dióxido de carbono]”, dice Rothman. “Pero este trabajo señala las razones por las que tenemos que tener cuidado, y da más razones para estudiar el pasado para informar al presente”.
Esta investigación fue apoyada, en parte, por la NASA y la National Science Foundation.
Fuente: MIT