1.5 millones de años de historia del clima queda revelado después de estudiar las profundidades del mar

Un nuevo estudio ha logrado reconstruir la temperatura de las profundidades del mar para revelar cómo el volumen de hielo global ha variado a lo largo de los ciclos glaciales-interglaciales de los últimos 1,5 millones de años. Los científicos han anunciado un importante avance en la comprensión de la máquina del clima de la Tierra mediante la reconstrucción de registros muy precisos de los cambios en el volumen de hielo y las temperaturas del océano profundo en los últimos 1,5 millones de años. El estudio, que está publicado en la revista Science, ofrece nuevas perspectivas sobre un debate de décadas acerca de cómo los cambios en la órbita de la Tierra en relación con el Sol han tomado la Tierra dentro y fuera de un clima de la  edad de hielo. Ser capaz de reconstruir los cambios climáticos antiguos es una parte fundamental para entender por qué el clima se comporta de la manera que lo hace. También nos ayuda a predecir cómo el planeta puede responder a los cambios hechos por el hombre, tales como la inyección de grandes cantidades de dióxido de carbono a la atmósfera en el futuro. Desafortunadamente, los científicos que tratan de construir una imagen exacta de cómo estos cambios han causados los últimos cambios climáticos se han visto frustrados por el hecho de que el más accesible de los registros de geología marina de las edades de hielo – los cambios en la proporción de isótopos de oxígeno (oxígeno 18 y oxígeno 16 ) conservado en pequeños fósiles calcáreos llamados foraminíferos de aguas profundas – se ve comprometida. Esto es porque el registro de isótopos muestra los efectos combinados de los dos cambios de temperatura del fondo marino y los cambios en la cantidad de volumen de hielo. La separación de éstos en los últimos ha demostrado que es difícil o imposible, por lo que los investigadores han sido incapaces de decir si los cambios en la órbita de la Tierra estaban afectando a la temperatura del océano a más de la cantidad de hielo en los polos, o viceversa. El nuevo estudio, que se llevó a cabo por investigadores de la Universidad de Cambridge del Departamento de Ciencias de la Tierra, parece haber resuelto este problema mediante la introducción de un nuevo conjunto de datos sensibles a la temperatura. Esto les permitió identificar los cambios en las temperaturas oceánicas solamente, restar que a partir de la serie original de datos isotópicos, y luego construir lo que describen como una imagen sin precedentes del cambio climático en los últimos 1,5 millones de años – un registro de los cambios tanto en la temperatura oceánica y volumen global de hielo. Se incluyen en esta una representación mucho más amplia de lo que ocurrió durante el «Mid-Pleistoceno de Transición» (MPT) – un cambio importante en el sistema climático de la Tierra que tuvo lugar en algún momento entre 1,25 millones y hace 600 mil años. Antes de la MPT, la alternancia entre periodos glaciales de frío extremo, y más cálidos interglaciares, ocurrieron a intervalos de aproximadamente 41.000 años. Después de la MPT, los grandes ciclos ocurrieron en mucho más tiempo, tomando regularmente 100.000 años. El segundo patrón de ciclos climáticos es la que nos encontramos ahora. «Antes, no sabía realmente lo que pasó durante esta transición, o en ambos lados de ella», dijo el profesor Harry Elderfield, quien dirigió el equipo de investigación,. «Antes de separar el volumen del hielo y las señales de temperatura, estamos viendo un registro del clima en el que el volumen de hielo ha cambiado dramáticamente, los océanos se han calentado o enfriado sustancialmente, o ambas cosas.» «Ahora, por primera vez, hemos sido capaces de separar estos dos componentes, lo que significa que tendremos una mejor oportunidad de comprender los mecanismos implicados. Una de las razones por las que es importante, es porque estamos haciendo cambios en los factores que influyen en el clima actual. La única manera que podemos resolver los probables efectos a detalles es mediante la búsqueda de análogos en el pasado geológico, pero eso depende de tener una imagen precisa de la conducta pasada del sistema climático. «

Los investigadores han desarrollado más de 30 modelos diferentes de cómo estas características del clima podría haber cambiado en el pasado, en el curso de un debate que ha perdurado por más de 60 años desde el trabajo pionero por el premio Nobel Harold Urey en 1946. El nuevo estudio ayuda a resolver estos problemas mediante la introducción de un nuevo conjunto de datos de la imagen – la proporción de magnesio (Mg) de calcio (Ca) en los foraminíferos. Debido a que es más fácil para el magnesio, debe incorporarse a temperaturas más altas, mayores cantidades de magnesio en los fósiles marinos diminutos implica que la temperatura del mar profundo fue mayor en ese punto en el tiempo geológico. El conjunto de datos Mg/Ca fue tomada por el registro fósil contenida en los núcleos perforados en la Dorsal de Chatham, un área del océano al este de Nueva Zelanda. Permitió que el equipo de Cambridge hicieran cambios en el mapa de la temperatura del océano a través del tiempo. Una vez que esto hizo, fueron capaces de restar la información del registro isotópico de oxígeno. «El cálculo nos indica la diferencia entre lo que la temperatura del agua estaba haciendo y lo que las capas de hielo se hacen a través de un período de un año 1,5 millones», explicó el profesor Elderfield.

El cuadro resultante muestra que el volumen de hielo ha cambiado mucho más dramáticamente que las temperaturas del océano en respuesta a cambios en la geometría orbital. Períodos glaciales durante los ciclos de 100.000 años se han caracterizado por una muy lenta acumulación de hielo que se llevó a miles de años, el resultado del volumen de hielo responde al cambio orbital mucho más lentamente que a las temperaturas a las que han reaccionado los océanos. La temperatura del océano, sin embargo, llegó a un límite más bajo, probablemente debido a que el punto de congelación del agua de mar pone una restricción en cuanto al frío que el océano profundo podría conseguir. Además, el expediente muestra que la transición de los ciclos de 41.000 años y 100.000 años de los ciclos, el cambio característico de la MPT, no fue tan gradual como se pensaba anteriormente. De hecho, la acumulación de capas de hielo más grandes, asociados con más glaciales, parece haber empezado de repente, alrededor de 900.000 años atrás. El equipo de investigación planea ahora aplicar su método para el estudio de las temperaturas de aguas profundas en otros lugares para investigar cómo los cambios orbitales han afectado el clima en diferentes partes del mundo.

«Cualquier incertidumbre sobre el sistema climático de La Tierra da la sensación de que nosotros no sabemos realmente cómo se comporta el clima, ya sea en respuesta a los efectos naturales o las que son hechas por el hombre», añadió el profesor Elderfield. «Si podemos entender cómo se iniciaron los cambios anteriores y que impactos tuvieron, tenemos una mejor oportunidad de ser capaces de predecir y prepararse para los cambios en el futuro».

Fuente: Revista Science