Los investigadores han descubierto que la formación y ruptura de supercontinentes durante cientos de millones de años controla las emisiones de carbono volcánico. Los resultados, reportado en la revista Ciencias , podría conducir a una reinterpretación de cómo ha evolucionado el ciclo del carbono a lo largo de la historia de la Tierra, y cómo esto ha impactado la evolución de la habitabilidad de la Tierra.

Los investigadores, de la Universidad de Cambridge, utilizó las mediciones existentes de carbono y helio de más de 80 volcanes de todo el mundo para determinar su origen. El carbono y el helio que salen de los volcanes pueden provenir de las profundidades de la Tierra o reciclarse cerca de la superficie. y la medición de la huella química de estos elementos puede identificar su origen. Cuando el equipo analizó los datos, encontraron que la mayor parte del carbono que sale de los volcanes se recicla cerca de la superficie, en contraste con las suposiciones anteriores de que el carbono provenía de las profundidades del interior de la Tierra. "Esta es una pieza esencial del rompecabezas del ciclo geológico del carbono, "dijo la Dra. Marie Edmonds, el autor principal del estudio.

Durante millones de años el carbono circula de un lado a otro entre el interior profundo de la Tierra y su superficie. El carbono se elimina de la superficie de procesos como la formación de piedra caliza y el entierro y descomposición de plantas y animales. lo que permite que el oxígeno atmosférico crezca en la superficie. Los volcanes son una forma en que el carbono se devuelve a la superficie, aunque la cantidad que producen es menos de una centésima parte de la cantidad de emisiones de carbono causadas por la actividad humana. Hoy dia, la mayoría del carbono de los volcanes se recicla cerca de la superficie, pero es poco probable que siempre haya sido así.

Los volcanes se forman a lo largo de grandes arcos insulares o continentales donde las placas tectónicas chocan y una placa se desliza debajo de la otra. como las Islas Aleutianas entre Alaska y Rusia, los Andes de América del Sur, los volcanes de toda Italia, y las Islas Marianas en el Pacífico occidental. Estos volcanes tienen diferentes huellas químicas:los volcanes del 'arco de la isla' emiten menos carbono que proviene de las profundidades del manto, mientras que los volcanes de 'arco continental' emiten mucho más carbono que proviene de más cerca de la superficie.

Durante cientos de millones de años, la Tierra ha experimentado un ciclo entre períodos en los que los continentes se unen y se rompen. Durante los períodos en que los continentes se unen, la actividad volcánica estuvo dominada por volcanes de arco insular; y cuando los continentes se rompan, dominan los arcos volcánicos continentales. Este vaivén cambia la huella química del carbono que llega a la superficie de la Tierra de forma sistemática a lo largo del tiempo geológico. y se puede medir a través de los diferentes isótopos de carbono y helio.

Variaciones en la proporción de isótopos, o huella dactilar química, de carbono se miden comúnmente en piedra caliza. Los investigadores habían pensado anteriormente que lo único que podía cambiar la huella de carbono en la piedra caliza era la producción de oxígeno atmosférico. Como tal, La huella dactilar del isótopo de carbono en la piedra caliza se utilizó para interpretar la evolución de la habitabilidad de la superficie de la Tierra. Los resultados del equipo de Cambridge sugieren que los volcanes desempeñaron un papel más importante en el ciclo del carbono de lo que se había entendido anteriormente. y que es necesario reconsiderar los supuestos anteriores.

"Esto nos hace reevaluar fundamentalmente la evolución del ciclo del carbono, ", dijo Edmonds." Nuestros resultados sugieren que el registro de piedra caliza debe ser completamente reinterpretado si el carbono volcánico que llega a la superficie puede cambiar su composición de isótopos de carbono ".

Un gran ejemplo de esto es en el Período Cretácico, Hace 144 a 65 millones de años. Durante este período de tiempo hubo un aumento importante en la proporción de isótopos de carbono que se encuentran en la piedra caliza, lo que se ha interpretado como un aumento de la concentración de oxígeno atmosférico. Este aumento de oxígeno atmosférico se relacionó causalmente con la proliferación de mamíferos en el Cretácico tardío. Sin embargo, Los resultados del equipo de Cambridge sugieren que el aumento en la proporción de isótopos de carbono en las calizas podría deberse casi en su totalidad a cambios en los tipos de volcanes en la superficie.

"El vínculo entre los niveles de oxígeno y el entierro de material orgánico permitió que evolucionara la vida en la Tierra tal como la conocemos, pero nuestro registro geológico de este enlace necesita ser reevaluado, "dijo la coautora, la Dra. Alexandra Turchyn, también del Departamento de Ciencias de la Tierra.