El Paso del Paleoceno al Eoceno: Cuando el Clima de la Tierra Cambió Bruscamente

Un calentamiento planetario sin precedentes

Hace 56 millones de años, la Tierra vivió uno de sus mayores choques climáticos. El Evento Térmico del Paleoceno-Eoceno (PETM) vio cómo las temperaturas globales se disparaban entre 5 y 8 °C en menos de 20 000 años. Este calentamiento, extremadamente rápido a escala geológica, modificó profundamente los ciclos del carbono, las corrientes oceánicas y la biodiversidad. Los sedimentos marinos de esta época dan testimonio de una acidificación masiva de los océanos, dificultando la vida de los organismos con concha calcárea, como los foraminíferos (organismos marinos unicelulares cuya concha es un excelente indicador climático).

Las causas del vuelco climático

La causa exacta del PETM aún se debate, pero el escenario más aceptado implica una liberación súbita y masiva de carbono en el sistema Tierra. Se barajan varios orígenes:

• El vulcanismo de la provincia magmática del Atlántico Norte: La apertura del Océano Atlántico provocó erupciones volcánicas colosales, quemando inmensos depósitos de carbón y esquistos bituminosos, liberando así cantidades fenomenales de \(CO_2\) y metano.
• El derretimiento de los hidratos de metano: El calentamiento inicial, quizás de origen volcánico, pudo desestabilizar los hidratos de metano (compuestos sólidos de agua y metano, estables a alta presión y baja temperatura) presentes en los sedimentos del fondo marino, liberando a su vez este potente gas de efecto invernadero.
• El deshielo del permafrost: El calentamiento también pudo descongelar vastas extensiones de permafrost (suelo congelado permanentemente), liberando metano y \(CO_2\) atrapados durante milenios.

Las consecuencias biológicas y ambientales

Los efectos del PETM fueron catastróficos para muchas especies, pero también una fuerza de selección y diversificación para otras.

En los océanos

La absorción masiva de \(CO_2\) por los océanos provocó una acidificación sin precedentes, disolviendo las conchas de los organismos planctónicos. Los foraminíferos bentónicos, que viven en los sedimentos, sufrieron una extinción masiva, con tasas de desaparición que alcanzaron el 50 %. Esta desaparición fue acompañada de una anoxia (falta de oxígeno) en las aguas profundas, creando extensas « zonas muertas ».

En los continentes

En tierra, el calentamiento permitió a los mamíferos migrar a latitudes más altas. Fue en esta época cuando aparecieron los primeros primates y ungulados en Europa y América del Norte. También se observó un fenómeno de enanismo en algunos mamíferos, disminuyendo su tamaño corporal en respuesta al estrés térmico y a una menor disponibilidad de nutrientes.

El PETM: una advertencia para el futuro

El estudio del PETM es crucial porque constituye el mejor análogo geológico del cambio climático actual. Las consecuencias observadas entonces (acidificación de los océanos, extinción masiva, trastorno de los ecosistemas) nos ofrecen una visión de cómo podría ser un mundo más cálido en varios grados. Pero este análogo tiene sus límites, como se muestra en el siguiente capítulo.

Una lección sobre los umbrales climáticos

El PETM demostró que el sistema Tierra puede pasar bruscamente de un estado climático a otro una vez que se supera cierto umbral de calentamiento. Las estimaciones más recientes sitúan la cantidad de carbono acumulado durante la fase inicial del PETM entre 2500 y 4500 gigatoneladas, una magnitud que nuestras reservas de combustibles fósiles podrían igualar o superar en los próximos siglos. Comprender este umbral es esencial para anticipar los puntos de inflexión del sistema climático, como el deshielo del permafrost o el derretimiento de los casquetes polares.

Un ritmo de emisión sin precedentes: el PETM comparado con el calentamiento actual

Si bien el PETM sigue siendo el mejor análogo natural del cambio climático moderno, es importante matizar que el ritmo al que se libera carbono hoy no tiene comparación con el del PETM. Un estudio de referencia de Richard Zeebe, Andy Ridgwell y James Zachos, publicado en 2016 en Nature Geoscience, reconstruyó la velocidad de liberación de carbono al inicio del PETM a partir de los sedimentos de la plataforma continental de Nueva Jersey. Sus resultados muestran que la inyección inicial de carbono se extendió durante al menos 4000 años, con una tasa máxima sostenida inferior a aproximadamente 1,1 gigatoneladas de carbono por año.

Un ritmo diez veces más rápido hoy

Sin embargo, las emisiones humanas de carbono alcanzaron aproximadamente 10 gigatoneladas por año a mediados de la década de 2010 y continúan aumentando. En otras palabras, la humanidad está liberando hoy carbono a la atmósfera a un ritmo aproximadamente diez veces más rápido que durante el episodio de calentamiento más intenso conocido en los últimos 66 millones de años. Los autores del estudio hablan de un estado « sin análogo » (no-analogue state): ningún evento del registro geológico permite predecir con certeza cómo reaccionará el sistema climático a una perturbación tan rápida. Esta diferencia de ritmo es crucial, porque un sistema empujado bruscamente puede reaccionar de forma más abrupta y menos predecible que un sistema sometido a una perturbación lenta, incluso si la cantidad total de carbono en juego es del mismo orden de magnitud.

El retorno al equilibrio: la lenta cicatrización del sistema Tierra

Otra valiosa lección del PETM: la rapidez con que un exceso de carbono puede ser inyectado en el sistema climático contrasta fuertemente con la lentitud de su eliminación. Una vez alcanzado el pico de calentamiento, el clima terrestre tardó del orden de 150 000 a 200 000 años en volver a condiciones cercanas a las anteriores al PETM. Esta recuperación se produjo principalmente gracias a la meteorización de los silicatos continentales, un proceso geoquímico lento que consume \(CO_2\) atmosférico a escala de cientos de miles de años, así como por el entierro progresivo de carbono orgánico en los sedimentos marinos.

La lenta recuperación de los océanos

Los testigos de perforación oceánica también muestran que después del pico de acidificación, la profundidad de compensación de los carbonatos (el límite por debajo del cual las conchas calcáreas se disuelven en el océano) experimentó un exceso temporal antes de estabilizarse gradualmente, señal de que la química de los océanos tardó mucho en recuperar un equilibrio estable. Este desfase entre la velocidad de la perturbación (unos milenios) y la de la recuperación (varios cientos de miles de años) es uno de los mensajes más importantes que el PETM transmite al presente: las emisiones de carbono actuales, incluso si se detuvieran rápidamente, comprometerían el clima terrestre en escalas de tiempo que superan con creces las de las sociedades humanas.

Los actores clave del descubrimiento

La comprensión del PETM es fruto del trabajo de numerosos paleoclimatólogos y geoquímicos. Entre ellos, James Zachos, de la Universidad de California en Santa Cruz, cuyos trabajos sobre los isótopos de carbono y oxígeno fueron fundamentales para cuantificar la magnitud del calentamiento y la acidificación. Philip Gingerich (nacido en 1946), de la Universidad de Michigan, aportó pruebas importantes sobre las migraciones y la evolución de los mamíferos durante este evento. Más recientemente, Richard Zeebe, de la Universidad de Hawái en Mānoa, puso de manifiesto el carácter sin precedentes del ritmo de emisión de carbono actual en comparación con el del PETM.