Los investigadores de la Universidad de Syracuse están mirando al pasado geológico para hacer proyecciones futuras sobre el cambio climático.

Christopher K. Junium, profesor asistente de ciencias de la Tierra en la Facultad de Artes y Ciencias (A&S), es el autor principal de un estudio que utiliza la composición isotópica de nitrógeno de los sedimentos para comprender los cambios en las condiciones marinas durante el Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno (PETM), un breve período de rápido calentamiento global hace aproximadamente 56 millones de años.

El equipo de Junium, que incluye a Benjamin T. Uveges G'17, un doctorado candidato en A&S, y Alexander J. Dickson, profesor de geoquímica en Royal Holloway de la Universidad de Londres, ha publicado un artículo sobre el tema en Comunicaciones de la naturaleza .

Su investigación se centra en el antiguo océano de Tetis (sitio del actual mar Mediterráneo) y proporciona un punto de referencia para los modelos climáticos y oceánicos presentes y futuros.

"El registro de isótopos de nitrógeno demuestra que las condiciones [anóxicas] libres de oxígeno se iniciaron rápidamente al inicio del PETM, cambiando la forma de nutrientes importantes, como el nitrógeno, fueron reciclados, "dice Junium, un geoquímico sedimentario y orgánico. "La magnitud de este cambio isotópico de nitrógeno es similar a los observados durante los rápidos intervalos de calentamiento en la Era Mesozoica [hace 252 millones a 66 millones de años], cuando amplias áreas de los océanos Tetis y Atlántico se agotaron en oxígeno, debajo de la superficie.

Tal agotamiento, conocida como desoxigenación, desencadenó eventos anóxicos oceánicos (OAE) en el este de Tetis durante la era mesozoica. Los científicos creen que las OAE coincidieron con cambios rápidos en el clima y la circulación oceánica de la Tierra antigua, cambios marcados por una afluencia de dióxido de carbono de períodos de vulcanismo intenso.

"Si bien la causa exacta del PETM es un área de debate activo, estamos seguros de que los potentes gases de efecto invernadero incluyendo dióxido de carbono y metano, contribuyó al calentamiento general, "Dice Junium.

El destino del océano Tetis y las áreas que lo rodean durante el PETM ha sido objeto de mucha especulación por parte de los paleoclimatólogos, notablemente Dickson, que ha escrito mucho sobre él. Él y Junium están convencidos de que una serie de factores, incluida la acidificación del océano, lluvias intensas y meteorización en tierra, y una afluencia de nutrientes (p. ej., nitrógeno, fósforo y azufre) de la descarga del río:prepara el escenario para la desoxigenación. Similar a lo que está sucediendo hoy.

"Los sistemas marinos costeros pueden ser más vulnerables a condiciones similares a las de OAE de lo que se pensaba anteriormente, "Dice Junium." Esto es particularmente cierto en las cuencas cerradas, como el Mar Báltico, o cerca de grandes sistemas fluviales, incluido el Mississippi, que están viendo grandes influencias de la actividad antropogénica. ... La expansión de las aguas anóxicas, particularmente durante los meses de verano, impacta a las comunidades marinas, así como aquellos que dependen de las zonas costeras para obtener alimentos, pesca comercial o recreativa ".

Basándose en datos del antiguo sistema del río Kheu en el sur de Rusia, Junium y sus colegas han confirmado que el ciclo del nitrógeno del este de Tetis se sometió a una "gran reorganización" durante el PETM. "Las perturbaciones del ciclo del nitrógeno pueden tener consecuencias generalizadas, "dice Junium, refiriéndose al proceso en el que el nitrógeno cambia de una forma a otra, mientras circula por la atmósfera, los ecosistemas terrestres y marinos. "El nitrógeno es fundamental para la vida en la Tierra".

La investigación del grupo va un paso más allá. Las variaciones en los datos de isótopos de nitrógeno del Kheu sugieren episodios en los que las condiciones anóxicas se relajaron, haciendo que el oxígeno se mezcle con la columna de agua.

"La transición entre condiciones libres de oxígeno y bajas en oxígeno en el océano Tetis durante el PETM puede haber creado condiciones que favorecieron una mayor producción de óxido nitroso, un potente gas de efecto invernadero producido por microbios en concentraciones de oxígeno muy bajas, "Dice Junium." El estudio de las condiciones que fomentaron la producción de óxido nitroso [durante el PETM] nos permite calibrar los modelos actuales y futuros del sistema terrestre. El calentamiento implica mucho más que un aumento de las concentraciones de dióxido de carbono ".

El óxido nitroso proporciona un interesante, aunque se trata de un giro especulativo de la investigación del grupo porque el gas no se puede medir directamente en rocas antiguas. "Creo que podemos defendernos para averiguar si las condiciones durante el PETM favorecieron o no un aumento de la producción, "Dice Junium.

Dickson está de acuerdo, y agregó que la mera sugerencia de que el óxido nitroso contribuya al calentamiento global durante el PETM es "fascinante".

"Eventos como el PETM son algunos de los mejores análogos geológicos que tenemos para un mundo más cálido. Y, sin embargo, durante años, una explicación satisfactoria de cómo los impulsores climáticos de estos eventos antiguos interactuaron para producir el nivel de calentamiento observado ha eludido a los modeladores climáticos, "Dice Dickson." La sugerencia de una retroalimentación de óxido nitroso sobre el calentamiento climático agrega una nueva capa de intriga a esta discusión y destaca el papel que un ciclo cambiante del nitrógeno podría tener en nuestra Tierra futura ".

Junium cree que su equipo va por buen camino. A medida que las concentraciones de dióxido de carbono se acercan peligrosamente a 400 partes por millón (niveles no experimentados en tres millones de años), son conscientes de que el calentamiento seguirá aumentando. Las implicaciones ecológicas y sociales podrían ser enormes.

Navegando por ese terreno, Junium dice:requiere mejores pronósticos basados ​​en modelos para el calentamiento global.

"En efecto, hay brechas en nuestra comprensión entre los mundos modelo y los mundos fósiles. El pasado nos permite probar y perfeccionar modelos en los que se basan las proyecciones de futuro. También nos ayuda a determinar qué procesos faltan en nuestros modelos actuales del sistema terrestre, ", dice." Estas cosas combinadas nos ayudan a comprender y prepararnos para lo que está en el horizonte.