Hace unos 250 millones de años, una erupción volcánica masiva inundó la Siberia moderna con lava, creando las trampas siberianas, mesetas gigantes hechas de múltiples capas de lava. La erupción también liberó enormes cantidades de dióxido de carbono a la atmósfera que alteraron rápidamente el clima y desencadenaron el evento de extinción masiva del Pérmico-Triásico que acabó con más del 90% de las especies marinas y el 70% de las terrestres. Después de la erupción, sin embargo, las trampas siberianas comenzaron a atraer dióxido de carbono atmosférico de regreso a la corteza a través de la meteorización y la erosión. Las trampas siberianas son las mayores de varias inundaciones de basalto, llamadas Grandes Provincias Ígneas (LIP), que han ocurrido durante la historia de la Tierra y que probablemente hayan jugado un papel en la regulación del clima de la Tierra.

En un nuevo documento en Cartas de investigación geofísica , autor principal Louis Johansson, junto con los miembros del Observatorio de Carbono Profundo Sabin Zahirovic y Dietmar Muller de la Escuela de Geociencias de la Universidad de Sydney modelaron la erupción de los LIP y su movimiento como resultado de la tectónica de placas en todo el mundo durante los últimos 400 millones de años.

Los investigadores compararon el momento de la erupción del LIP y la meteorización con estimaciones de dióxido de carbono atmosférico para ver si las erupciones y la meteorización tenían un efecto de control. A través de su análisis, los investigadores pudieron identificar momentos específicos en los que los LIP fueron fundamentales para subir o bajar el termostato global de la Tierra.

"Estas enormes erupciones generan una enorme cantidad de dióxido de carbono y pueden cambiar el clima y desencadenar grandes extinciones". "dijo Zahirovic.

"Pero la Tierra tiene mecanismos incorporados para eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera durante períodos de tiempo geológicos".

Los LIP pueden absorber grandes cantidades de dióxido de carbono porque las lavas de basalto están llenas de rocas ricas en silicatos que son especialmente vulnerables a la intemperie. Cuando la lluvia cae a través de una atmósfera rica en dióxido de carbono, disuelve el gas y forma lluvia ácida. El ácido débil reacciona con los minerales de silicato en los LIP para formar sedimentos de carbonato de larga duración. Cálido, los ambientes lluviosos aceleran el proceso de erosión, y, por lo tanto, se produce más erosión cuando los LIP están en regiones cercanas al ecuador, que tienen altas temperaturas y reciben la mayor cantidad de precipitaciones.

Los científicos han analizado los impactos climáticos de los LIP individuales, pero nadie había considerado el largo plazo, impactos globales de los LIP, mientras se movían alrededor de la Tierra en continentes cambiantes.

Los investigadores utilizaron GPlates, una herramienta de software de código abierto que reconstruye el movimiento de las placas tectónicas a lo largo de la historia de la Tierra, desarrollado por el grupo EarthByte de Müller en la Universidad de Sydney junto con colaboradores internacionales. Tomaron en cuenta el momento de las erupciones LIP y cuántos millones de años cada LIP pasó cerca del ecuador para estimar la erosión. Luego compararon la emisión y absorción de dióxido de carbono de los LIP con estimaciones de dióxido de carbono atmosférico utilizando datos indirectos de una compilación publicada anteriormente.

Para lograr una comparación imparcial, los investigadores realizaron un análisis de ondículas, que es una prueba estadística que compara dos conjuntos de mediciones a lo largo del tiempo para ver si están correlacionados y cuándo.

"Este análisis elimina el movimiento del brazo y también nos dice cuándo una señal en particular conduce a otra señal, así que nos da una indicación, quizás, de causalidad, "dijo Zahirovic.

Cuando los investigadores compararon el nivel estimado de dióxido de carbono en la atmósfera con la erupción y erosión de los LIP, pudieron identificar varios saltos y caídas asociados en el dióxido de carbono atmosférico, mostrando que estas inundaciones de basalto han jugado un papel en la modulación de la temperatura de la Tierra durante millones de años.

"Lo que me sorprendió fue que hace 200 millones de años, mientras Pangea se deshacía, y el atlántico se abría, la provincia magmática del Atlántico central produjo una gran cantidad de lava, "dijo Zahirovic.

"Puede ver que en el registro de proxy de dióxido de carbono, hay un gran aumento de dióxido de carbono [después de la erupción], pero luego, debido a que la provincia volcánica pasa mucho tiempo en el húmedo cinturón casi ecuatorial, le sigue una rápida disminución del dióxido de carbono ".

La erupción y la meteorización de los LIP es solo un aspecto del ciclo del carbono de la Tierra, y hay puntos en los que la influencia de los LIP probablemente pasó a un segundo plano frente a otros procesos geológicos. Los investigadores también señalan que su modelo omitió los LIP que estallaron bajo el agua, porque estos basaltos tienden a reciclarse nuevamente en el manto y, por lo tanto, son más difíciles o imposibles de reconstruir.

Próximo, los investigadores están estudiando otras formas en que la tectónica de placas influye en el ciclo profundo del carbono. "Lo que estamos tratando de entender son las variaciones a largo plazo del clima y el ciclo del carbono, sobre marcos de tiempo geológicos, "dijo Zahirovic.

Actualmente están compilando una base de datos global de ofiolitas, que son trozos de corteza oceánica basáltica que se empujan hacia los continentes durante las colisiones tectónicas. Como LIPs, las ofiolitas absorben dióxido de carbono de la atmósfera a medida que envejecen, y de manera similar a los LIP, también tienen un dedo en el termostato global.