La investigación geoquímica y biológica ofrece a los académicos una ventana a la historia de la tierra, permitiéndoles reconstruir los eventos que ocurrieron antes de que comenzaran los registros. Gran parte de nuestra comprensión del cambio climático pasado se basa en la geología, en particular, el estudio de las rocas sedimentarias depositadas en los océanos.

El artículo que reconoció y definió por primera vez los eventos anóxicos oceánicos (OAE), escrito por el profesor de Oxford Hugh Jenkyns y un colega estadounidense, se considera una contribución fundamental a la historia geológica, que abrió el camino a numerosos estudios sobre los efectos de la falta de oxígeno en los océanos.

El descubrimiento de sedimentos ricos en orgánicos, a menudo descrito como lutitas negras, en numerosos sitios de perforación en aguas profundas a principios de la década de 1970, condujo a un reconocimiento más amplio del impacto oceánico del cambio climático. En ciertos intervalos durante la era jurásica, Los grandes episodios de actividad volcánica provocaron un aumento de las concentraciones de dióxido de carbono atmosférico. Esto luego provocó un efecto invernadero en cadena, elevando la temperatura de la superficie del mar y reduciendo los niveles de oxígeno en grandes partes del océano.

Al mismo, los océanos se beneficiaron de un aumento de los niveles de nutrientes, y como resultado florecieron algas y bacterias marinas. Mientras murieron estos organismos se conservaron en sedimentos que se formaron en el fondo del mar y con el tiempo se transformaron en rocas generadoras de petróleo. Son estos fenómenos los que ilustran las causas y efectos de las OAE.

Nueva investigación, publicado en Naturaleza Geociencia , ha examinado por primera vez el impacto de este tipo de deposición de sedimentos en lagos. El estudio demuestra que los entornos de los lagos respondieron de manera similar al cambio climático, desarrollando las mismas condiciones anóxicas que en los océanos.

Dirigido por el estudiante de posgrado en Ciencias de la Tierra Weimu Xu, el trabajo ofrece una idea de cómo los factores ambientales han afectado la formación de los lagos a lo largo de los siglos. Weimu y el equipo estudiaron los sedimentos de uno de los lagos más grandes de la historia de la Tierra, el doble del tamaño de Inglaterra y tres veces el tamaño del Lago Superior, el lago más grande (en superficie) del mundo actual. Este antiguo lago se formó rápidamente en la cuenca de Sichuan, Porcelana, como resultado del cambio climático toarciano (Jurásico temprano), hace unos 183 millones de años.

Weimu habló con Science Blog sobre los hallazgos clave del estudio y lo que pueden decirnos sobre el cambio climático en la actualidad.

¿Cuál es el hallazgo clave que le gustaría que la gente tomara de este estudio?

Los efectos extremos de los cambios climáticos pasados ​​no se limitan exclusivamente a los océanos. Al fechar los sedimentos del lago en el período Jurásico temprano (Toarcian), pudimos demostrar que se formaron grandes lagos y se vieron afectados de la misma manera que los océanos durante una OAE.

A medida que el clima se calentó, los continentes experimentaron un aumento de las precipitaciones, creando embalses lacustres, que esencialmente actuaron como mini océanos. Los organismos lacustres se volvieron más abundantes, extraer cantidades masivas de dióxido de carbono de la atmósfera, que finalmente se depositó en sedimentos. Tiempo extraordinario, estos sedimentos se convirtieron en rocas generadoras de petróleo.

Los entornos de los lagos representan sus propios desafíos únicos. ¿Encontraste alguno específicamente?

El mayor desafío para nosotros fue establecer la edad de los sedimentos encontrados en la cuenca de Sichaun, y demostrar que tenían una edad similar a las que se formaron en los océanos durante la OAE toarciana. La riqueza de materia orgánica que se encuentra en los ambientes marinos hace que sea bastante fácil fechar un evento, basándolo en la edad geológica de un fósil. Pero los lagos no tienen esos fósiles, lo que dificulta mucho la determinación de la edad de los sedimentos encontrados.

Un estudio de esta naturaleza implica una enorme cantidad de trabajo. ¿Cómo gestionó una empresa tan extensa?

Afortunadamente trabajé con un gran equipo. Este trabajo fue dirigido por mí mismo, co-diseñado por M. Ruhl, H.C. Jenkyns y S.P. Hesselbo y participaron un total de 11 personas. El proyecto es un gran ejemplo de investigación colaborativa.

Usamos tres metodologías distintas, que sería imposible de dominar para cualquier investigador. Colegas de la Universidad de Durham aplicaron la datación radioisotópica para establecer la edad de los sedimentos y colegas del Servicio Geológico Británico estudiaron el polen, esporas y algas conservadas en los sedimentos. Finalmente, para darnos aún más detalles para apoyar la edad de los sedimentos, junto con colegas de la Universidad de Bristol y de Shell Global Solutions International B.V., aplicamos isótopos de carbono estable para analizar los sedimentos, restos de plantas y algas. Estas variadas técnicas demostraron de manera convincente que los sedimentos encontrados, se había formado al mismo tiempo que la OAE toarciana.

Tuvimos la suerte de poder asociarnos con expertos en estos tres campos, y, por supuesto, nuestro socio industrial Shell.

¿Cuánto tiempo tardó en realizarse la investigación?

El estudio duró desde el primer viaje de muestreo en noviembre de 2013 hasta la finalización de este manuscrito en septiembre de 2016. También tuvimos que tener en cuenta el tiempo para obtener permiso para publicar los hallazgos, de las compañías petroleras que proporcionan los datos.

¿Hay algún impacto a largo plazo asociado con sus hallazgos?

Hay vínculos definidos entre el evento climático identificado en el Toarcian y el calentamiento global actual. Una mejor comprensión de los sistemas climáticos pasados ​​podría ayudar a predecir los cambios ambientales y ecológicos en un futuro mundo de invernadero. Si bien el lago que estudiamos existía en el período Jurásico temprano, hay lagos hoy en África y Columbia Británica, por ejemplo, que se han visto afectados por el calentamiento global. Se están volviendo cada vez más anóxicos y, como resultado, algunos están perdiendo poblaciones de peces. La gente se obsesiona con el calor pero la anoxia va de la mano con el calor.

Hay una cierta ironía en el hecho de que las condiciones que crearon los depósitos de petróleo y gas hace millones de años se están recreando mucho más rápidamente mediante la quema de estos combustibles fósiles.

¿Cómo le gustaría que se utilizara este trabajo en el futuro?

Nuestro estudio vincula directamente la formación de lagos y la deposición de sedimentos con el OAE de Toarcia. Al estudiar otros sedimentos lacustres que existían en ese momento, los investigadores podrían establecer si también se vinculan a este evento. Para una mejor comprensión de los cambios climáticos importantes en otros intervalos de la historia de la Tierra, la gente también puede mirar y ver si hubo otros embalses importantes del lago que actuaron de manera similar.

También sería útil comprender el impacto, no solo de la deposición de carbono, pero entierro de carbono, en épocas de grandes cambios climáticos, y cómo eso afectó la formación de carbón. Esto es algo en lo que tengo muchas ganas de centrarme a continuación.