Grandes cantidades de hollín, elevado al aire por los incendios forestales globales después de un impacto de asteroide masivo hace 66 millones de años, habría sumido a la Tierra en la oscuridad durante casi dos años, nuevos hallazgos de investigación. Esto habría cerrado la fotosíntesis, enfrió drásticamente el planeta, y contribuyó a la extinción masiva que marcó el final de la era de los dinosaurios.

Estos nuevos detalles sobre cómo el clima podría haber cambiado drásticamente tras el impacto de un asteroide de 10 kilómetros de ancho se publicarán el 21 de agosto en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias . El estudio, dirigido por el Centro Nacional de Investigación Atmosférica (NCAR) con el apoyo de la NASA y la Universidad de Colorado Boulder, usó un modelo de computadora de clase mundial para pintar una imagen rica de cómo podrían haber sido las condiciones de la Tierra al final del Período Cretácico, información que los paleobiólogos pueden utilizar para comprender mejor por qué murieron algunas especies, especialmente en los océanos, mientras que otros sobrevivieron.

Los científicos estiman que más de las tres cuartas partes de todas las especies de la Tierra, incluidos todos los dinosaurios no aviares, desapareció en el límite de los períodos Cretácico-Paleógeno, un evento conocido como la extinción K-Pg. La evidencia muestra que la extinción ocurrió al mismo tiempo que un gran asteroide golpeó la Tierra en lo que hoy es la Península de Yucatán. La colisión habría provocado terremotos, tsunamis, e incluso erupciones volcánicas.

Los científicos también calculan que la fuerza del impacto habría lanzado roca vaporizada muy por encima de la superficie de la Tierra. donde se habría condensado en pequeñas partículas conocidas como esférulas. Cuando las esférulas volvieron a caer a la Tierra, se habrían calentado por fricción a temperaturas lo suficientemente altas como para provocar incendios globales y asar la superficie de la Tierra. Se puede encontrar una fina capa de esférulas en todo el mundo en el registro geológico.

"La extinción de muchos de los animales grandes en la tierra podría haber sido causada por las secuelas inmediatas del impacto, pero los animales que vivían en los océanos o aquellos que podían excavar bajo tierra o deslizarse bajo el agua temporalmente podrían haber sobrevivido, "dijo el científico de NCAR Charles Bardeen, quien dirigió el estudio. "Nuestro estudio retoma la historia después de los efectos iniciales, después de los terremotos, los tsunamis y el asado. Queríamos ver las consecuencias a largo plazo de la cantidad de hollín que creemos que se creó y lo que esas consecuencias podrían haber significado para el animales que quedaron ".

Otros coautores del estudio son Rolando García y Andrew Conley, ambos científicos del NCAR, y Owen "Brian" Toon, investigador de la Universidad de Colorado Boulder.

Un mundo sin fotosíntesis

En estudios anteriores, Los investigadores han estimado la cantidad de hollín que podría haber sido producido por los incendios forestales globales midiendo los depósitos de hollín que aún se conservan en el registro geológico. Para el nuevo estudio, Bardeen y sus colegas utilizaron el Modelo de Sistema Terrestre Comunitario (CESM) basado en NCAR para simular el efecto del hollín en el clima global en el futuro. Utilizaron las estimaciones más recientes de la cantidad de hollín fino encontrado en la capa de roca que quedó después del impacto (15, 000 millones de toneladas), así como cantidades mayores y menores, cuantificar la sensibilidad del clima a incendios más o menos extensos.

En las simulaciones, el hollín calentado por el sol se elevaba cada vez más alto en la atmósfera, eventualmente formando una barrera global que impidió que la gran mayoría de la luz solar llegara a la superficie de la Tierra. "Al principio habría sido tan oscuro como una noche iluminada por la luna, "Dijo Toon.

Mientras que los cielos se habrían iluminado gradualmente, la fotosíntesis hubiera sido imposible durante más de un año y medio, según las simulaciones. Debido a que muchas de las plantas en tierra ya habrían sido incineradas en los incendios, la oscuridad probablemente habría tenido su mayor impacto en el fitoplancton, que sustentan la cadena alimentaria oceánica. La pérdida de estos pequeños organismos habría tenido un efecto dominó a través del océano, eventualmente devastando muchas especies de vida marina.

El equipo de investigación también descubrió que la fotosíntesis se habría bloqueado temporalmente incluso con niveles mucho más bajos de hollín. Por ejemplo, en una simulación usando solo 5, 000 millones de toneladas de hollín, aproximadamente un tercio de la mejor estimación a partir de las mediciones, la fotosíntesis habría sido imposible durante todo un año.

En las simulaciones, la pérdida de luz solar provocó una fuerte disminución de las temperaturas medias en la superficie de la Tierra, con una caída de 50 grados Fahrenheit (28 grados Celsius) sobre la tierra y 20 grados Fahrenheit (11 grados Celsius) sobre los océanos.

Mientras que la superficie de la Tierra se enfrió en los escenarios de estudio, la atmósfera más arriba en la estratosfera en realidad se volvió mucho más cálida a medida que el hollín absorbía la luz del Sol. Las temperaturas más cálidas provocaron la destrucción del ozono y permitieron que se almacenaran grandes cantidades de vapor de agua en la atmósfera superior. Luego, el vapor de agua reaccionó químicamente en la estratosfera para producir compuestos de hidrógeno que llevaron a una mayor destrucción del ozono. La pérdida de ozono resultante habría permitido que dosis dañinas de luz ultravioleta alcanzaran la superficie de la Tierra después de que el hollín desapareciera.

El gran depósito de agua en la atmósfera superior formado en las simulaciones también provocó que la capa de hollín que bloquea la luz solar se elimine abruptamente después de permanecer durante años. un hallazgo que sorprendió al equipo de investigación. Cuando el hollín comenzó a asentarse fuera de la estratosfera, el aire empezó a enfriarse. Este enfriamiento Sucesivamente, hizo que el vapor de agua se condensara en partículas de hielo, que lavó aún más hollín de la atmósfera. Como resultado de este ciclo de retroalimentación —el enfriamiento provocó una precipitación que provocó más enfriamiento— la capa de hollín que se adelgaza desapareció en tan solo unos meses.

Desafiando el modelo

Si bien los científicos creen que el nuevo estudio ofrece una imagen sólida de cómo las grandes inyecciones de hollín en la atmósfera pueden afectar el clima, también advierten que el estudio tiene limitaciones.

Por ejemplo, las simulaciones se ejecutaron en un modelo de la Tierra moderna, no es un modelo que represente cómo era la Tierra durante el Período Cretácico, cuando los continentes estaban en ubicaciones ligeramente diferentes. La atmósfera de hace 66 millones de años también contenía concentraciones de gases algo diferentes, incluyendo niveles más altos de dióxido de carbono.

Adicionalmente, las simulaciones no intentaron tener en cuenta las erupciones volcánicas o el azufre liberado de la corteza terrestre en el lugar del impacto del asteroide, lo que habría resultado en un aumento de aerosoles de sulfato que reflejan la luz en la atmósfera.

El estudio también desafió los límites del componente atmosférico del modelo informático, conocido como el Modelo Climático de la Comunidad de la Atmósfera Completa (WACCM).

"La colisión de un asteroide es una perturbación muy grande, no es algo que normalmente se vería al modelar escenarios climáticos futuros, ", Dijo Bardeen." Así que el modelo no fue diseñado para manejar esto y, a medida que avanzábamos, tuvimos que ajustar el modelo para que pudiera manejar algunos de los impactos del evento, como el calentamiento de la estratosfera en más de 200 grados Celsius ".

Estas mejoras a WACCM podrían ser útiles para otros tipos de estudios, incluido el modelado de un escenario de "invierno nuclear". Como incendios forestales globales hace millones de años, la explosión de armas nucleares también podría inyectar grandes cantidades de hollín a la atmósfera, lo que podría conducir a un enfriamiento global temporal.

"La cantidad de hollín creado por la guerra nuclear sería mucho menor de lo que vimos durante la extinción de K-Pg, ", Dijo Bardeen." Pero el hollín aún alteraría el clima de manera similar, enfriar la superficie y calentar la atmósfera superior, con efectos potencialmente devastadores ".