Por Mindy Weisberger, CNN
Los antiguos glaciares remodelaron la superficie de la Tierra y modificaron la química de los océanos, lo que propició el surgimiento de la vida compleja, según un nuevo estudio. Icebergs desprendidos de los glaciares gemelos en 2013 frente a la costa de Groenlandia. Joe Raedle/Getty Images/ArchivoCNN —
Hace más de 500 millones de años, en una Tierra gélida y cubierta de hielo, los glaciares agitaron los ingredientes de la vida compleja al arrasar los minerales terrestres y depositarlos después en el océano, según un nuevo estudio.
Centímetro a centímetro, a medida que los enormes glaciares se arrastraban sobre la tierra helada hacia un mar cubierto de hielo, escarbaban el suelo bajo ellos, excavando y raspando rocas de la corteza terrestre. Cuando los glaciares acabaron derritiéndose, liberaron en el océano un torrente de sustancias químicas terrestres, según informaron recientemente los investigadores. Los minerales arrastrados a tierra por esta “escoba glaciar” alteraron la química marina e infundieron a los océanos nutrientes que, según dicen, pueden haber determinado la evolución de la vida compleja.
Este antiguo periodo de heladas profundas, conocido como la era Neoproterozoica, o “Tierra bola de nieve”, duró desde hace unos 1.000 millones a 543 millones de años.
Durante ese tiempo, las masas de tierra se consolidaron en un supercontinente llamado Rodinia y luego volvieron a separarse. Las primeras formas de vida de la Tierra, como los microbios, las cianobacterias, las esponjas y los organismos que habitaban los fondos marinos, poblaron los océanos. Tras el final del Neoproterozoico llegó el auge de la vida más compleja, con la primera aparición de criaturas marinas que lucían armaduras, caparazones y púas.
Los científicos han atribuido este auge evolutivo al aumento de los niveles de oxígeno en la atmósfera terrestre y en las aguas poco profundas de los océanos. Y ahora, una investigación publicada el martes en la revista académica Geology sugiere que el fluir de los antiguos glaciares puede haber moldeado directamente cambios químicos en el océano que fueron críticos para la evolución de los organismos complejos.
El estudio de la “Tierra bola de nieve” ofrece una ventana al pasado de nuestro planeta, pero también presenta valiosas perspectivas sobre el cambio climático moderno, afirmó el autor principal del estudio, el Dr. Chris Kirkland.
“Nuestro registro geológico en tiempo profundo indica cómo el cambio de una parte de la Tierra afecta a otra”, afirmó. Ahora mismo, el dramático calentamiento del planeta que marca la crisis climática provocada por el ser humano se está produciendo a una velocidad vertiginosa en comparación con estos antiguos procesos que duraron millones de años.
“Este ritmo acelerado limita la capacidad de la Tierra para autorregularse de forma natural, lo que subraya la urgencia de abordar el cambio climático antropogénico”.
De la Tierra bola de nieve al planeta invernadero
Se sabe que el movimiento de los glaciares, o glaciación, arrastra y transporta sedimentos terrestres a los océanos, lagos y ríos, formando la base de las redes alimentarias acuáticas. Sin embargo, los investigadores que estudian la Tierra antigua no estaban seguros hasta ahora de si los glaciares neoproterozoicos se movían en absoluto, y mucho menos lo suficiente como para erosionar el suelo bajo ellos y transferir minerales al mar.
“Se había planteado la hipótesis de que la erosión glaciar generalizada de los interiores continentales podría estar causada por el hielo de la Tierra bola de nieve”, explica Kirkland, profesor de la Escuela de Ciencias Planetarias y de la Tierra de la Universidad Curtin de Perth, Australia. “Sin embargo, algunos aspectos de esta idea no estaban claros porque ese hielo podría no haberse movido o haberse movido solo ligeramente o incluso haber fluido”.
La composición mineral de los sedimentos durante una antigua congelación, cuando los glaciares se deslizaban hacia el mar erosionando la corteza terrestre, difería en gran medida de la de los sedimentos posteriores, cuando el planeta era un invernadero, según un estudio. La cueva de Fingal en la isla de Staffa, con sus características columnas de basalto, en las Hébridas escocesas. Markus Keller/imageBROKER/Shutterstock
Kirkland y sus colegas encontraron respuestas en Escocia e Irlanda del Norte, donde estudiaron sedimentos de formaciones rocosas que datan del Neoproterozoico. El equipo se fijó en los zircones, minerales cristalizados que son excepcionalmente duraderos y pueden resistir acontecimientos geológicos extremos. Los zircones también contienen uranio; al medir las etapas de la desintegración del uranio en los zircones, los geólogos utilizan los minerales como cronómetros para estudiar el pasado de la Tierra.
Los investigadores examinaron sedimentos que databan de la época en que la Tierra estaba cubierta de hielo y del periodo de la “Tierra invernadero”, millones de años después, cuando el hielo desapareció, y descubrieron que la composición mineral de los sedimentos de la “Tierra bola de nieve” difería drásticamente de la de los sedimentos posteriores.
“Recuperamos patrones distintivos en las poblaciones de estos granos minerales”, dijo Kirkland a CNN en un correo electrónico. “En esencia, la huella dactilar del ‘ADN’ de estas rocas sedimentarias cambió”.
Los hallazgos parecen reforzar “en cierta medida” la noción de glaciación activa, afirmó el Dr. Graham Shields, profesor de Geología del University College de Londres. Shields no participó en la nueva investigación. Sin embargo, el estudio no incluyó datos de un intervalo glaciar significativo llamado Marinoan, que marcó el final de la “Tierra bola de nieve”, dijo a CNN en un correo electrónico. Shields también se mostró cauto a la hora de vincular directamente la erosión glaciar con la evolución de la vida compleja.
“Esta conexión se ha propuesto antes, pero es controvertida porque el vínculo se asume en lugar de explicarse”, dijo Shields. “Un cambio drástico del paisaje que provoque la aparición de animales macroscópicos es una idea estupenda, pero el artículo introduce una hipótesis sobre la erosión glaciar/el clima que puede ponerse a prueba, en lugar de zanjar el debate”.
El deshielo masivo de los glaciares transforma los océanos
Las rocas de la época de la “Tierra bola de nieve” contenían minerales más antiguos, pero también presentaban un abanico de edades minerales, lo que insinuaba que las rocas quedaron expuestas y se erosionaron con el tiempo por el movimiento de raspado de los glaciares.
Estas pruebas indicaron a los científicos que los glaciares del Neoproterozoico eran móviles. Las rocas más jóvenes, de cuando la “Tierra bola de nieve” se estaba descongelando, tenían un rango más estrecho de edades minerales, y los granos más frágiles estaban ausentes, lo que sugería que el agua que fluía había disuelto material que antes estaba molido.
En el ocaso del Neoproterozoico, uno de los cambios conocidos en la química oceánica fue un aumento del uranio. Otras investigaciones habían explicado anteriormente este aumento como resultado del incremento del oxígeno atmosférico, “sin embargo, nuestros datos implican que el aporte de elementos químicos a los océanos también desempeñó un papel en ello”, dijo Kirkland.
“El componente disuelto ‘perdido’ en estas rocas se ve ‘reaparecer’ en los cambios de la química oceánica en este momento”, añadió. Al cartografiar estos cambios en los entornos terrestres y marinos, “estamos obteniendo imágenes de la transferencia de elementos químicos a través de la Tierra como sistema”.
Los científicos informaron que se produjeron grandes glaciaciones al menos dos veces entre hace 720 millones y 635 millones de años. A finales del Neoproterozoico, cuando la cubierta helada de la Tierra comenzó a descongelarse, se estaban produciendo importantes cambios químicos en la atmósfera y los océanos de la Tierra.
“El final de estas glaciaciones está marcado por un rápido aumento del oxígeno atmosférico y oceánico, posiblemente debido a una mayor meteorización de las superficies rocosas expuestas y a un mayor flujo de nutrientes hacia el océano”, explicó Kirkland. Tales cambios podrían haber infundido ciclos de nutrientes y proporcionado a la vida emergente el impulso que necesitaba para evolucionar hacia formas más complejas.
“La idea de que los restos glaciares de las eras glaciares del Neoproterozoico proporcionaron nutrientes para apoyar la evolución animal primitiva existe desde hace tiempo”, afirmó el Dr. Andrew Knoll, profesor emérito de Ciencias de la Tierra y Planetarias de la Universidad de Harvard, que no participó en la nueva investigación. Sin embargo, sigue habiendo dudas sobre si los minerales vertidos en el océano por la glaciación neoproterozoica habrían sido suficientes para provocar cambios medioambientales a largo plazo con consecuencias biológicas, dijo Knoll a CNN en un correo electrónico.
Otras investigaciones sugirieron anteriormente que los impactos de los fenómenos de glaciación, como los descritos en el nuevo estudio, “bien podrían tener solo consecuencias transitorias: un bolo de nutrientes que eleva la producción primaria y tal vez aumenta los niveles de oxígeno, antes de volver al estado anterior del medio ambiente”, dijo Knoll. Los nuevos hallazgos son “una interesante adición a la conversación”, añadió. “Pero la conversación continúa”.
Lecciones para la crisis climática actual
Desde el Neoproterozoico hasta el presente, procesos similares configuran el cambio climático, incluido el papel desempeñado por el dióxido de carbono (CO2) y el comportamiento de los bucles de retroalimentación, cuando un proceso se alimenta de un aspecto existente del sistema climático de la Tierra y lo intensifica.
Las pruebas climáticas antiguas también arrojan luz sobre lo que ocurre durante los puntos de inflexión climáticos, es decir, cuando se cruza un umbral que desencadena cambios a gran escala que suelen ser irreversibles.
En la actualidad, la Tierra se está calentando rápidamente en lugar de enfriarse gradualmente a lo largo del tiempo. Hicieron falta millones de años para que la glaciación se apoderara del planeta durante la fase de bola de nieve de la Tierra, mientras que el calentamiento moderno se está acelerando en apenas unas décadas, “mucho más rápido que los cambios climáticos naturales del pasado”, afirmó Kirkland.
Sin embargo, el avance global del cambio climático se sigue trazando estudiando la interacción de la acumulación de CO2, los bucles de retroalimentación y los puntos de inflexión, añadió.
“Podemos ver cómo las diferentes partes del planeta están interrelacionadas a través de vínculos químicos”, dijo. “Si cambia una parte del sistema, también cambian otras”.
Mindy Weisberger es escritora científica y productora de medios de comunicación cuyo trabajo ha aparecido en Live Science, Scientific American y la revista How It Works.
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