La explotación de combustibles fósiles emite CO₂, la principal causa del calentamiento global. Crédito:Zbynek Burival / Unsplash, CC BY
El cambio climático podría ser el problema más urgente de nuestros días, tanto políticamente como en términos de vida en la Tierra. Existe una creciente conciencia de que el clima global es un asunto de acción pública.
Para 11, 500 años, dióxido de carbono atmosférico (CO 2 ) las concentraciones rondaron las 280 ppm (la "normal" preindustrial), con una temperatura superficial media en torno a los 15 ° C. Desde la Revolución Industrial, este nivel ha ido aumentando continuamente, alcanzando 410 ppm en 2018. Las geociencias, con su enfoque en escalas de tiempo de hasta miles de millones de años, están especialmente equipados para dejar muy claro cómo las sociedades industriales han cambiado y están cambiando abruptamente el clima de la Tierra.
Clima, gases de invernadero, CO 2 y sumideros de carbono
El principal motor del clima de la Tierra es el sol. Nuestra estrella ofrece una potencia superficial promedio de 342 W / m 2 por año (aproximadamente el de un secador de pelo por cada metro cuadrado del planeta). La Tierra absorbe alrededor del 70% de esto y refleja el resto. Si este fuera el único mecanismo climático, la temperatura media sería de -15 ° C (por debajo del punto de congelación del agua, 0 ° C). La vida probablemente sería imposible. Afortunadamente, parte de la energía absorbida se vuelve a emitir como radiación infrarroja, cuales, a diferencia de la luz visible, interactúa con los gases de efecto invernadero (GEI) presentes en la atmósfera para irradiar calor hacia la superficie de la Tierra. Este efecto invernadero mantiene actualmente nuestra temperatura media en torno a los 15 ° C.
Los principales gases de efecto invernadero son el vapor de agua y el muy debatido CO 2 . El dióxido de carbono contribuye hasta el 30% del efecto invernadero total, el vapor de agua proporciona alrededor del 70%. CO 2 , aunque, tiene un poder de calentamiento general que el vapor de agua no tiene. El vapor de agua en la atmósfera tiene un tiempo de residencia muy corto (de horas a días) y su concentración puede aumentar solo si aumenta la temperatura. CO 2 permanece en la atmósfera durante 100 años y su concentración no está controlada únicamente por la temperatura. CO 2 es así capaz de desencadenar calentamiento:si CO 2 la concentración aumenta, la temperatura media, independientemente de su propia tendencia, incrementará.
Por lo tanto, es crucial comprender cómo el CO atmosférico 2 está regulado. En escalas de tiempo geológico (100, 000+ años), Los gases volcánicos son la principal fuente de CO. 2 , con un promedio de 0,4 mil millones de toneladas de CO 2 por año (0,4 GtCO 2 / año). Pero CO 2 no se acumula interminablemente en la atmósfera, entra y sale gracias a otros procesos ambientales, y se almacena en depósitos conocidos como sumideros de carbono.
El océano, para uno, contiene 50 veces más carbono que la atmósfera. Sin embargo, CO 2 disuelto en el océano se puede liberar fácilmente hacia la atmósfera, mientras que solo los sumideros geológicos mantienen el CO 2 lejos de la atmósfera en escalas de tiempo geológicas.
El primer sumidero geológico es la materia orgánica sedimentaria. Los organismos vivos contienen carbono orgánico construido a partir del CO atmosférico. 2 a través de la fotosíntesis, y los organismos muertos a menudo se envían al fondo del océano, lagos y pantanos. Por tanto, inmensas cantidades de carbono orgánico se acumulan con el tiempo en los sedimentos marinos y continentales, algunos de los cuales eventualmente se transforman en combustibles fósiles (petróleo, gas y carbón).
Las rocas calcáreas son el segundo sumidero geológico. Las rocas como los granitos o basaltos están erosionadas por las aguas superficiales, arrastrando iones de calcio y bicarbonato al océano. Los organismos marinos los utilizan para construir partes duras hechas de carbonato de calcio. Cuando se deposita en el fondo del océano, El carbonato de calcio finalmente se secuestra como piedra caliza.
Dependiendo de las estimaciones, estos dos lavabos combinados contienen 50, 000 a 100, 000 veces más carbono que la atmósfera actual.
Ciclo geológico simplificado del carbono. Los sumideros (negros) muestran la sedimentación de materia orgánica y el acoplamiento de alteración-síntesis del carbonato. Se oponen a las fuentes (grises):volcanes durante más de 4 mil millones de años y actividades humanas termoindustriales durante 150 años. Crédito:G. Paris
La historia anterior:la atmósfera de la Tierra a lo largo del tiempo
La cantidad de CO 2 en la atmósfera de la Tierra ha variado ampliamente. Décadas de investigación nos permiten trazar las líneas principales de la historia que comienza después de que la Tierra se formó por completo hace 4.400 millones de años.
La atmósfera primitiva de la Tierra era extremadamente rica en CO 2 (hasta 10, 000 veces los niveles modernos), mientras que el oxígeno (O 2 ) era escasa. Durante el Arcaico (hace 3.8 a 2.5 mil millones de años), la vida floreció primero, los primeros continentes se construyeron. La meteorización comenzó a tirar de CO 2 fuera de la atmósfera. El desarrollo de la fotosíntesis contribuyó a disminuir el CO atmosférico 2 , mientras se eleva O 2 niveles durante el Gran Evento de Oxigenación, hace unos 2.300 millones de años. CO 2 la concentración se redujo a "sólo" entre 20 y 100 veces el nivel preindustrial, para nunca volver a la concentración de los primeros eones de la Tierra.
Dos mil millones de años después, el ciclo del carbono cambió. Hacia el Devónico tardío-Carbonífero temprano (hace ~ 350 millones de años), CO 2 la concentración fue de alrededor de 1, 000 ppm. Los mamíferos no existían. Las plantas vasculares capaces de sintetizar lignina aparecieron durante el Devónico y se extendieron. La lignina es una molécula resistente a la degradación microbiana que permitió que las reservas masivas de carbono orgánico se acumularan como carbón durante millones de años. Combinado con la erosión de la cordillera herciniana (cuyos vestigios se pueden encontrar en el Macizo Central de Francia o los Apalaches), entierro de carbono orgánico extraído CO atmosférico 2 a niveles similares (o inferiores) a los actuales y generó una gran era glacial hace entre 320 y 280 millones de años.
Al final del Jurásico (hace 145 millones de años), sin embargo, el péndulo había oscilado. Los dinosaurios gobernaban la Tierra los mamíferos evolucionaron, la actividad tectónica aumentó y Pangea (el último supercontinente) se dislocó. CO 2 aumentado, a 500 a 2, 000 ppm, y se mantuvo en niveles altos, mantener un clima cálido de invernadero durante 100 millones de años.
Desde 55 millones de años, Tierra enfriada como CO 2 disminuido, notablemente después de la elevación del Himalaya y un posterior aumento de la meteorización y la sedimentación de carbono orgánico. La evolución continúa con la aparición de los homínidos hace 7 millones de años. A los 2,6 millones de años, La Tierra entró en un nuevo estado caracterizado por una alternancia de períodos glaciares e interglaciares a un ritmo regular liderado por los parámetros orbitales de la Tierra y amplificado por el ciclo de carbono a corto plazo. CO 2 alcanzó su nivel preindustrial 11, Hace 500 años, cuando la Tierra entró en la última etapa interglacial.
Una nueva historia:la revolución industrial
Hasta el siglo XIX, la historia del carbono atmosférico y el clima de la Tierra fue una historia de geología, biología y evolución. Esa historia cambió drásticamente después de la Revolución Industrial, cuando los humanos modernos Homo sapiens ), que probablemente aparecieron 300, 000 años atrás, comenzó a consumir combustibles fósiles a gran escala.
Para 1950, la adición de CO 2 a la atmósfera a través de la combustión de combustibles fósiles ya estaba probado, a través de la firma isotópica de carbono de CO 2 moléculas (efecto "Suess"). A finales de la década de 1970, Los científicos del clima observaron una rápida deriva hacia temperaturas generales más cálidas. El IPCC, creado en 1988, mostró en 2012 que la temperatura media había aumentado en 0,9 ° C desde 1901. Sigue subiendo. Ese cambio puede parecer modesto en comparación con la última desglaciación, cuando la temperatura promedio aumentó en aproximadamente 6 ° C en 7, 000 años, pero es al menos 10 veces más rápido. Los parámetros naturales como la actividad solar o el vulcanismo no pueden explicar un calentamiento tan rápido. La causa es la adición inequívocamente humana de GEI a la atmósfera, y los países de altos ingresos emiten la mayor cantidad de CO 2 por habitante.
¿Cómo terminará nuestra historia?
Las sociedades industriales quemaron alrededor del 25% de los combustibles fósiles de la Tierra en 160 años e invirtieron abruptamente un flujo natural que almacenaba carbono fuera de la atmósfera. Este nuevo flujo generado por humanos es en cambio agregando 28 Gt de CO₂ al año, 50 veces más que los volcanes. El secuestro geológico natural no puede compensar y el CO atmosférico 2 sigue subiendo.
Las consecuencias son inminentes, numerosos y espantosos:fenómenos meteorológicos extremos, aumento del nivel del mar, retirada de glaciares, Acidificación oceánica, alteraciones y extinciones de los ecosistemas. La propia Tierra ha sobrevivido a otras catástrofes. Aunque el calentamiento actual superará la capacidad de adaptación de muchas especies, la vida continuará. No es el planeta lo que está en juego. En lugar de, es el futuro de las sociedades humanas y la preservación de los ecosistemas actuales.
Si bien las ciencias de la Tierra no pueden brindar soluciones para pensar en los cambios necesarios en nuestro comportamiento y consumo de combustibles fósiles, pueden y deben contribuir al conocimiento y la conciencia colectiva del calentamiento global actual.
Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original. 
