Una disminución de los niveles de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera provocó un cambio fundamental en el comportamiento del sistema climático de la Tierra hace alrededor de un millón de años. según una nueva investigación dirigida por la Universidad de Southampton.

Un equipo de científicos internacionales utilizó nuevas mediciones geoquímicas, junto con un modelo del 'sistema de la Tierra', para mostrar que el crecimiento y la naturaleza cambiante de las capas de hielo continentales, hace aproximadamente un millón de años, coincidió con una cascada de eventos que finalmente redujeron el CO2 atmosférico durante los intervalos glaciales, períodos en los que la Tierra experimentó un frío extremo.

Los investigadores han demostrado que este cambio fue clave para desencadenar lo que se conoce como la transición del Pleistoceno medio (MPT), que duró alrededor de 400, 000 años. El MPT tuvo efectos duraderos en la frecuencia con la que la Tierra hizo la transición entre períodos de clima cálido y frío, (los 'ciclos de la edad de hielo').

Los hallazgos del estudio se publican en la revista. procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

Durante gran parte de los últimos tres millones de años, el clima de la Tierra tuvo un ciclo natural cada 40, 000 años de gélidos intervalos glaciares, donde el hielo continental cubría gran parte de América del Norte y Europa, a climas interglaciares cálidos como el período preindustrial, cuando Europa y América del Norte estaban en gran parte libres de hielo.

Estos ciclos de la edad de hielo también conocido como Ciclos de Milankovitch en honor al matemático serbio que los descubrió, están marcados por cambios regulares en la forma en que la Tierra orbita alrededor del sol y gira sobre su eje, causado por la atracción gravitacional de los otros planetas de nuestro sistema solar. Hace alrededor de un millón de años, durante el MPT, el período de los ciclos cambió abruptamente a cada 100, 000 años. Sin embargo, esta transición no va acompañada de un cambio en la naturaleza de los ciclos orbitales y, por lo tanto, representa un desafío significativo para la teoría de Milankovitch para explicar los ciclos de la edad de hielo.

Dr. Tom Chalk, becario postdoctoral en la Universidad de Southampton, quienes dirigieron el estudio en conjunto explica:"Sabemos por las burbujas de la atmósfera antigua atrapadas en los núcleos de hielo de la Antártida que los cambios en el CO2 atmosférico acompañaron los ciclos de la edad de hielo más recientes. El CO2 era bajo cuando hacía frío durante los glaciares y era más alto durante el interglaciales cálidos:de esta manera, actuó como un amplificador clave del forzamiento climático relativamente menor de los ciclos orbitales. los registros de núcleos de hielo solo se remontan a alrededor de 800, 000 años atrás y, por lo tanto, no supere este intervalo de transición clave. Para comprender mejor la causa del MPT, necesitábamos una forma de reconstruir el CO2 más atrás en el tiempo ".

Para hacer esto, el equipo utilizó una técnica basada en la composición isotópica de boro de las conchas de fósiles marinos antiguos llamada 'foraminíferos'. Se trata de un diminuto plancton marino que vive cerca de la superficie del mar y la composición química de sus conchas microscópicas registra las condiciones ambientales de la época en que vivieron. hace millones de años.

Profesor Gavin Foster, de la Universidad de Southampton, continúa:"A partir de estas mediciones de isótopos de boro pudimos recuperar una instantánea de la variabilidad en el CO2 atmosférico hace alrededor de 1,1 millones de años. Pudimos mostrar, por primera vez que, al igual que en el registro del núcleo de hielo, El CO2 y el clima variaron en conjunto. Sin embargo, había dos diferencias principales:en primer lugar, durante los glaciares antes del MPT, El CO2 no cayó tan bajo como lo hizo en el récord de núcleos de hielo después del MPT, restante alrededor de 20-40 partes por millón (ppm) más alto. En segundo lugar, el sistema climático también fue más sensible al cambio de CO2 después del MPT que antes ".

El sistema climático de la Tierra es muy complejo y las diversas interconexiones entre sus numerosos procesos y retroalimentaciones se comprenden mejor dentro de un marco de modelado computacional. Dr. Mathis Hain, un investigador independiente de NERC en la Universidad de Southampton, agregó:"Con el fin de determinar por qué el CO2 de edad glacial disminuyó en 20-40 ppm en el MPT, usamos un modelo biogeoquímico. Nuestro mejor ajuste de modelo a los datos disponibles sugiere que la reducción de CO2 durante los períodos glaciales antes del MPT fue debido a un flujo reducido de polvo al Océano Austral en este momento. Un flujo de polvo más alto durante los intervalos glaciales más recientes trajo hierro muy necesario a esa región, estimular la productividad primaria y el crecimiento del fitoplancton, encerrando más CO2 en las profundidades del océano. Todavía no sabemos exactamente por qué el clima se volvió más polvoriento después del MPT, pero es probable que se deba a que las capas de hielo se hacen más grandes y cambian la circulación atmosférica ".

Durante los últimos 20 años aproximadamente, ha habido muchas ideas diferentes para explicar esta importante transición climática, algunos han pedido cambios en la naturaleza de las propias capas de hielo, otros sobre el cambio de CO2 atmosférico. Lo que muestran los nuevos datos y modelos del equipo es que lo que sucedió en realidad fue una mezcla de ambos tipos de ideas:el clima y las capas de hielo se volvieron más sensibles, esto llevó a capas de hielo más grandes, y esto, a su vez, condujo a una mayor reducción de CO2. Como ocurre con muchas facetas del sistema de la Tierra, estos cambios actuaron en un círculo vicioso, alimentándose unos de otros, en última instancia, manteniendo períodos glaciares más prolongados después del MPT.

Aún queda mucho por descubrir sobre cómo responde el sistema terrestre al forzamiento climático. Este estudio, sin embargo, ilustra el exquisito acoplamiento que existe en el sistema terrestre entre el cambio climático, masa de la capa de hielo, y los mecanismos de los océanos polares que regulan el cambio natural de CO2.