La "Tierra bola de nieve" ocurrió hace unos 700 millones de años. Crédito:www.shutterstock.com
Uno de los episodios climáticos más extremos que ha experimentado la Tierra fue durante la llamada Tierra Bola de Nieve, Hace 720 millones de años. Durante este período, los glaciares se extendieron desde los polos hasta los trópicos, resultando en un planeta completamente cubierto por hielo.
La hipótesis de la Tierra Bola de Nieve ha sido objeto de debate científico durante unos 20 años:los científicos están fascinados y perplejos sobre cómo el planeta podría descender a un estado climático tan extraño.
Una nueva investigación ahora apunta a erupciones volcánicas espectacularmente grandes como clave en este proceso. Sugerimos que esto sucedió porque se extrajeron grandes cantidades de dióxido de carbono de la atmósfera después de grandes erupciones. y esto condujo a una pérdida de calor de la superficie de la Tierra.
Asombrosamente, el mecanismo para esto parece ser la erosión de las rocas.
Diferentes tipos de volcanes.
Las relaciones entre las erupciones volcánicas y el clima están bien establecidas. Por ejemplo, El azufre inyectado a la atmósfera desde la erupción de 1991 del monte Pinatubo en Filipinas redujo las temperaturas globales en aproximadamente medio grado durante unos 15 meses. El azufre reflejó la radiación solar entrante y redujo las temperaturas globales.
Volcanes como el monte Pinatubo son parte de arcos volcánicos que producen volúmenes relativamente pequeños de materiales erupcionados. Alrededor del mundo, Los volcanes de arco juntos producen menos de un kilómetro cúbico (1 km³) de material en erupción por año.
El cráter del monte Pinatubo, tomado del aire en las Filipinas. Crédito:www.shutterstock.com
Compare esto con un tipo de erupción volcánica conocida como una "gran provincia ígnea" (aquí nos referiremos a ellos como LIP). Estas erupciones son espectacularmente grandes, produciendo más de 100 km³ por año de lavas, y de manera crucial, tienen volúmenes totales de erupción superiores a 1 millón de km³ y cubren un área superior a 1 millón de km². (Para comparacion, el área de Australia del Sur es de aproximadamente 1 millón de km²). Estos son eventos de rejuvenecimiento a escala continental.
Más de 300 de estas erupciones LIP han sido reconocidas a lo largo de la historia de la Tierra, y parecen alcanzar su punto máximo en ciclos semirregulares.
Efectos climáticos a largo plazo
Si bien algunas erupciones volcánicas relativamente pequeñas tendrán efectos climáticos a corto plazo, los efectos a largo plazo de los volcanes LIP pueden ser profundos.
La razón de esto se reduce a la química simple. El dióxido de carbono en la atmósfera se disuelve con la lluvia, y cae al suelo donde reacciona con los minerales de silicato de las rocas. El dióxido de carbono forma bicarbonato, y finalmente queda encerrado en calizas y formaciones rocosas de pizarra.
Durante cientos de miles de años, la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera se regula de manera bastante efectiva de esta manera. Los científicos estiman que la meteorización de las rocas consume aproximadamente 600 millones de toneladas de dióxido de carbono al año.
Grandes provincias ígneas identificadas a lo largo de la historia de la tierra. Si bien el registro es semicontinuo, El análisis espectral que utiliza una técnica conocida como transformada rápida de Fourier sugiere que las grandes erupciones de las provincias ígneas muestran evidencia de ciclos complejos con periodicidades de aproximadamente 300 y 500 millones de años. Los datos brutos se pueden encontrar en http://www.largeigneoprovinces.org.
Las formaciones geológicas de las erupciones volcánicas LIP son particularmente susceptibles a este proceso, ya que están compuestos en gran parte por basaltos, un tipo de roca volcánica de grano fino que se meteoriza relativamente rápido y absorbe dióxido de carbono de manera más efectiva que otras rocas, como el granito.
Pero las erupciones volcánicas LIP también pueden afectar el clima de otra manera:provocando la fotosíntesis.
Vincular las erupciones volcánicas con la fotosíntesis puede parecer extraño, pero todo se reduce a los nutrientes. Recientemente hemos demostrado que la erosión de formaciones geológicas como el basalto de los volcanes LIP fertiliza ríos y océanos al liberar fósforo.
El fósforo es un componente esencial del ADN y toda la vida lo requiere. Durante largos períodos de tiempo, el fósforo es el nutriente que regula la tasa de fotosíntesis. Y cuando tiene lugar la fotosíntesis, también extrae dióxido de carbono de la atmósfera.
Descenso a la Tierra Bola de Nieve
Nuestro artículo más reciente se centró en determinar si la erosión del basalto de los volcanes LIP contribuyó a la reducción del dióxido de carbono atmosférico asociado con Snowball Earth. El modelo inicial predijo que se requeriría una reducción a la mitad del dióxido de carbono atmosférico para llevar a la Tierra al estado de bola de nieve.
El río Columbia se ha erosionado a través de los depósitos dejados por una erupción volcánica LIP pasada. Crédito:www.shutterstock.com
Para hacer esto, medimos diferentes formas (conocidas como isótopos) del elemento de tierras raras neodimio (Nd) que rastrean la erosión del basalto en las rocas sedimentarias. Nos centramos especialmente en la contribución del basalto erosionado en las lutitas, que son formaciones rocosas creadas a partir de la erosión continental.
También, medimos isótopos del elemento estroncio (Sr) en calizas, que registran la composición química del agua de mar antigua.
De este trabajo encontramos que la erosión basáltica justo antes de la Tierra Bola de Nieve, fue más del 100% mayor de lo que vemos hoy.
Este basalto se obtuvo de tres LIP prominentes, que estalló en una secuencia en cascada que comenzó hace 830 millones de años en Australia, Hace 780 millones de años en América del Norte y hace 720 millones de años en el norte de Canadá. Los tres LIP estallaron en lo que entonces era la región ecuatorial, lo que favorece una rápida erosión debido a temperaturas más cálidas y mayores precipitaciones.
Finalmente, El impacto de los aerosoles de azufre liberados por la gran provincia ígnea de Franklin, en el norte de Canadá, justo antes del inicio de los glaciares, también puede haber inducido un mayor enfriamiento global.
Es probable que esta confluencia única de eventos permitiera que el planeta se hundiera en un abismo helado.
Erupción del Gairdner, Gunbarrel y Franklin, grandes provincias ígneas en los trópicos húmedos antes del inicio de una glaciación global severa. Los continentes se muestran en sus posiciones aproximadas hace 720 millones de años.
Interacciones complejas en el sistema terrestre
Los niveles de dióxido de carbono atmosférico y el clima global están regulados durante largos períodos de tiempo por la meteorización de las rocas. A lo largo del tiempo geológico (cientos de miles de años) este proceso actúa como una retroalimentación negativa sobre el aumento del dióxido de carbono atmosférico. Cuando las temperaturas más altas generan tasas más altas de intemperismo, actúa como una especie de termostato para la Tierra.
Sin embargo, este trabajo demuestra que el termostato de la Tierra puede fallar espectacularmente a veces:la erupción de los LIP resultó en una Tierra Bola de Nieve.
Este período de tiempo duró de 720 a 635 millones de años y se conoce como el criogénico. Es una época de ruptura continental y marca una importante transición de un mundo dominado por bacterias a un mundo dominado por una vida más compleja.
Esto resalta la complejidad del sistema terrestre y las interacciones inesperadas entre vulcanismo, clima y vida.
Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original. 
