Gotitas que se elevan desde el orificio de Champagne en el fondo del océano en las Islas Marianas. Los fluidos que salen del sitio contienen dióxido de carbono disuelto. NOAA Ocean Explorer
A medida que crece la preocupación por el cambio climático inducido por el hombre, muchos científicos están mirando hacia atrás a través de la historia de la Tierra a los eventos que pueden arrojar luz sobre los cambios que ocurren hoy. El análisis de cómo el sistema climático del planeta ha cambiado en el pasado mejora nuestra comprensión de cómo puede comportarse en el futuro.
Ahora está claro a partir de estos estudios que los eventos de calentamiento abrupto son integrado en el sistema climático de la Tierra. Ocurrieron cuando las perturbaciones en el almacenamiento de carbono en la superficie de la Tierra liberaron gases de efecto invernadero a la atmósfera. Uno de los grandes retos para los científicos del clima como yo es determinar de dónde provinieron estos lanzamientos antes de que estuvieran presentes los humanos, y qué los provocó. Es importante destacar que queremos saber si tal evento podría volver a ocurrir.
En un estudio publicado recientemente, mis colegas Katie Harazin, Nadine krupinski y descubrí que al final de la última era glacial, hace unos 20,000, el dióxido de carbono era Liberado en el océano desde reservorios geológicos. ubicado en el lecho marino cuando los océanos comenzaron a calentarse.
Este hallazgo es un potencial cambio de juego. Los reservorios naturales de carbono en el océano moderno podrían ser perturbados nuevamente, con efectos potencialmente graves en los océanos y el clima de la Tierra.
La Tierra ha recorrido ciclos entre las edades de hielo (puntos bajos) y los períodos interglaciales cálidos durante los últimos 800,000. Pero el calentamiento climático actual está ocurriendo mucho más rápido que los eventos de calentamiento anteriores. NASA
El pasado es prólogo.
Uno de los ejemplos más conocidos de un calentamiento rápido causado por la liberación de carbono geológico es el Máximo térmico Paleoceno-Eocenoo PETM, un importante evento de calentamiento global que ocurrió hace unos 55 millones de años. Durante el PETM, la Tierra se calentó de 9 a 16 grados Fahrenheit (5 a 9 grados Celsius) en aproximadamente 10,000 años.
Los científicos del clima ahora consideran que el PETM es un Análogo para los cambios ambientales que tienen lugar hoy.. El PETM ocurrió durante un período más largo y sin la participación humana, pero muestra que existe inestabilidad inherente en el sistema climático si el carbono de los reservorios geológicos se libera rápidamente.
Los científicos también saben que los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera aumentaron rápidamente al final de cada una de las eras de hielo del Pleistoceno tardío, ayudando a calentar el clima. Durante el episodio de calentamiento más reciente, hace 17,000, la Tierra se calentó de 9 a 13 grados Fahrenheit (5 a 7 grados Celsius).
El máximo térmico del Paleoceno-Eoceno calentó el planeta de manera tan dramática que las selvas tropicales se extendieron hacia el norte hasta el Ártico.
Sin embargo, cientos de estudios científicos no han podido establecer qué causó los aumentos rápidos de dióxido de carbono que terminaron en cada era del hielo. Los investigadores están de acuerdo en que el océano debe participar porque actúa como un gran condensador de carbono. Regulando la cantidad de carbono que reside en la atmósfera.. Pero aún están buscando pistas para comprender qué influye en la cantidad de carbono en el océano durante los cambios climáticos abruptos.
Lagos en el fondo del océano
En las últimas dos décadas, los científicos oceánicos han descubierto que hay depósitos de dióxido de carbono líquido y sólido que se acumulan en el fondo del océano, dentro de las rocas y los sedimentos en los márgenes de las aguas activas. respiraderos hidrotermicos. En estos sitios, el magma volcánico que se encuentra dentro de la Tierra se encuentra con agua sobrecalentada, produciendo penachos de fluidos ricos en dióxido de carbono que se filtran a través de las grietas en la corteza terrestre y migran hacia la superficie.
Cuando una pluma de este fluido se encuentra con el agua de mar fría, el dióxido de carbono puede solidificarse en una forma llamada hidrato. El hidrato forma una tapa que atrapa el dióxido de carbono dentro de las rocas y los sedimentos y evita que entre al océano. Pero a temperaturas superiores a aproximadamente 48 grados Fahrenheit (9 grados Celsius), el hidrato se fundirá, liberando líquido flotante o dióxido de carbono gaseoso directamente en el agua suprayacente.
Hasta ahora, los científicos han documentado reservorios de dióxido de carbono líquido e hidratado en el Pacífico occidental cerca de Taiwán y en el Mar Egeo. En aguas menos profundas, donde las temperaturas del océano son más cálidas y la presión es menor, los investigadores han observado dióxido de carbono puro que emana directamente de los sedimentos como gas y subiendo a la superficie del océano.
Las burbujas de dióxido de carbono casi puras surgen de los sedimentos que cubren un sistema hidrotermal activo en el Pacífico tropical occidental. Fotos de Roy Price, cortesía de Jan Amend., CC BY-ND
Un comodín climático
Estos descubrimientos están cambiando la comprensión de los científicos sobre el sistema de carbono marino. Los científicos del clima no han incluido los reservorios de carbono de aguas profundas en los modelos actuales que exploran los posibles impactos del calentamiento futuro, porque se sabe poco sobre el tamaño y la distribución de estas fuentes de carbono.
De hecho, prácticamente no hay datos que documenten la cantidad de dióxido de carbono que se libera actualmente de estos reservorios hacia el océano. Esto hace que la historia geológica sea de importancia crítica: confirma que estos tipos de reservorios tienen la capacidad de liberar grandes cantidades de carbono cuando son perturbados.
También se han identificado depósitos de carbono análogos en ambientes terrestres. En 1979, el volcán Dieng de Indonesia personas 142 asfixiadas Cuando se libera dióxido de carbono casi puro. En 1986, un depósito de dióxido de carbono en el fondo del lago Nyos en Camerún erupcionado, matando a los aldeanos locales 1,700 y cientos de animales.
Vaca asfixiada por dióxido de carbono en la erupción del lago Nyos 1986. USGS / Jack Lockwood
El dióxido de carbono también se ventila alrededor de Mammoth Mountain, California, en lugares donde el magma se eleva a través de la corteza terrestre y se atasca en profundidades poco profundas. Las altas concentraciones de dióxido de carbono en el suelo tienen mató más de 100 acres de árboles. Los científicos están trabajando para identificar y caracterizar. otros sitios en tierra Donde tales lanzamientos podrían ocurrir.
Es mucho más difícil cuantificar el dióxido de carbono almacenado en los reservorios oceánicos. Las vastas regiones del fondo marino contienen sitios de volcanismo activo y ventilación hidrotermal, pero los científicos prácticamente no saben cuánto se está acumulando el dióxido de carbono en las rocas y sedimentos circundantes. En mi opinión, existe una necesidad urgente de estudiar los entornos marinos donde es probable que se acumule el dióxido de carbono, y luego evaluar qué tan susceptibles pueden ser a la desestabilización.
Calentando los océanos, aumentando el riesgo.
Este no es un esfuerzo que deba ser diferido. Los océanos de la Tierra se están calentando rápidamente, y los modelos climáticos proyectan que se calentarán más rápido cerca de los polos, donde se forman corrientes profundas que Llevar aguas cálidas hacia abajo desde la superficie..
A medida que estas aguas cálidas se hunden en el interior del océano, transportan el exceso de calor hacia los sitios donde se pueden formar depósitos de dióxido de carbono. Esas aguas más cálidas eventualmente desestabilizarán los sellos de hidratos que mantienen el dióxido de carbono líquido atrapado.
Una corriente muy grande y lenta llamada circulación termohalina transporta agua caliente a las regiones polares de la Tierra, donde se enfría y se hunde en los océanos profundos. Maphoto / Riccardo Pravettoni a través de GRID-Arendal, CC BY-ND
Uno de estos reservorios se encuentra en el oeste del Pacífico occidental de la Comedero de Okinawa en el mar de China oriental. La temperatura de las aguas del fondo en este lugar es de 37 a 39 grados Fahrenheit (3 a 4 grados Celsius), lo que significa que la capa de hidrato está dentro de aproximadamente 4-5 grados Celsius de su punto de fusión.
Es importante destacar que los fluidos hidrotermales cálidos se elevan desde debajo del depósito de dióxido de carbono hacia la superficie. A medida que los océanos continúan calentándose, la diferencia de temperatura entre las aguas frías de los océanos y los fluidos hidrotermales más cálidos disminuirá. Esto hará que el hidrato se adelgace, potencialmente hasta un punto en el que ya no evitará que el dióxido de carbono líquido se escape.
Hasta la fecha no se han realizado investigaciones para evaluar si estos reservorios de dióxido de carbono en los océanos son vulnerables al aumento de la temperatura de los océanos. Pero el registro prehistórico de la Tierra demuestra claramente que los reservorios geológicos pueden desestabilizarse, y que cuando lo están, conducen a rápidos aumentos en el dióxido de carbono atmosférico y el calentamiento global. En mi opinión, esto representa un riesgo desconocido importante que no se puede ignorar.
Sobre el Autor
Lowell D. Stott, profesor, Universidad del Sur de California - Dornsife College of Letters, Arts and Sciences
Este artículo se republica de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el articulo original.
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