Ni los continentes ni los océanos siempre han tenido el aspecto que tienen ahora. Estos "paleomapas" muestran cómo aparecieron los continentes y océanos antes (arriba) y durante (abajo) "la colisión que cambió el mundo, "Cuando la masa de tierra que ahora es el subcontinente indio se estrelló hacia el norte en Asia, cerrar el mar de Tetis y construir el Himalaya. Los niveles globales de los océanos eran más altos entonces, creando mares salados y poco profundos (azul pálido) que cubrían gran parte del norte de África y partes de cada uno de los continentes. Un equipo de investigadores de Princeton, utilizando muestras recopiladas en las tres ubicaciones marcadas con asterisco, creó un récord sin precedentes de niveles de nitrógeno y oxígeno en los océanos desde hace 70 millones de años hasta hace 30 millones de años que muestra un cambio importante en la química del océano después de la colisión India-Asia. Otro cambio se produjo hace 35 millones de años, cuando la Antártida comenzó a acumular hielo y los niveles globales del mar descendieron. Crédito:Imágenes creadas por Emma Kast, Universidad de Princeton, utilizando reconstrucciones paleogeográficas de Deep Time Maps, con su permiso
Cuando la masa de tierra que ahora es el subcontinente indio se estrelló contra Asia hace unos 50 millones de años, la colisión cambió la configuración de los continentes, el paisaje, clima global y más. Ahora, un equipo de científicos de la Universidad de Princeton ha identificado un efecto más:el oxígeno en los océanos del mundo aumentó, alterando las condiciones de vida.
"Estos resultados son diferentes de cualquier cosa que la gente haya visto anteriormente, "dijo Emma Kast, estudiante de posgrado en geociencias y autor principal de un artículo publicado en Science el 26 de abril. "La magnitud del cambio reconstruido nos tomó por sorpresa".
Kast utilizó conchas marinas microscópicas para crear un registro de nitrógeno oceánico durante un período desde hace 70 millones de años, poco antes de la extinción de los dinosaurios, hasta hace 30 millones de años. Este registro es una enorme contribución al campo de los estudios climáticos globales, dijo John Higgins, profesor asociado de geociencias en Princeton y coautor del artículo.
"En nuestro campo, hay registros que usted considera fundamentales, que necesitan ser explicados por cualquier tipo de hipótesis que quiera hacer conexiones biogeoquímicas, "Dijo Higgins." Esos son pocos y distantes entre sí, en parte porque es muy difícil crear registros que se remonten a mucho tiempo atrás. Las rocas de cincuenta millones de años no revelan voluntariamente sus secretos. Ciertamente consideraría que el registro de Emma es uno de esos registros fundamentales. De aquí en adelante, las personas que quieran comprometerse con cómo ha cambiado la Tierra durante los últimos 70 millones de años tendrán que interactuar con los datos de Emma ".
Además de ser el gas más abundante de la atmósfera, el nitrógeno es clave para toda la vida en la Tierra. "Estudio el nitrógeno para poder estudiar el medio ambiente global, "dijo Daniel Sigman, Profesor Dusenbury de Princeton de Ciencias Geológicas y Geofísicas y autor principal del artículo. Sigman inició este proyecto con Higgins y el entonces investigador postdoctoral de Princeton Daniel Stolper, quien ahora es profesor asistente de ciencia terrestre y planetaria en la Universidad de California-Berkeley.
Todos los organismos de la Tierra necesitan nitrógeno "fijo", a veces denominado "nitrógeno biológicamente disponible". El nitrógeno constituye el 78% de la atmósfera de nuestro planeta, pero pocos organismos pueden "arreglarlo" convirtiendo el gas en una forma biológicamente útil. En los océanos las cianobacterias en las aguas superficiales fijan nitrógeno para el resto de la vida oceánica. A medida que las cianobacterias y otras criaturas mueren y se hunden, se descomponen.
El nitrógeno tiene dos isótopos estables, 15 N y 14 N. En aguas pobres en oxígeno, la descomposición consume nitrógeno "fijo". Esto ocurre con una ligera preferencia por el isótopo de nitrógeno más ligero, 14 NORTE, así que el océano 15 N a 14 La proporción de N refleja sus niveles de oxígeno.
Esa proporción se incorpora a pequeñas criaturas marinas llamadas foraminíferos durante sus vidas. y luego se conservan en sus caparazones cuando mueren. Al analizar sus fósiles, recolectados por el Programa de Perforación Oceánica del Atlántico Norte, Pacifico Norte, y el Atlántico sur:Kast y sus colegas pudieron reconstruir el 15 N a 14 Relación N del océano antiguo, y por lo tanto identificar cambios pasados en los niveles de oxígeno.
El oxígeno controla la distribución de organismos marinos, y las aguas pobres en oxígeno son malas para la mayor parte de la vida marina. Muchos eventos de calentamiento climático pasados causaron disminuciones en el oxígeno del océano que limitaron los hábitats de las criaturas marinas, desde el plancton microscópico hasta los peces y ballenas que se alimentan de ellos. Los científicos que intentan predecir el impacto del calentamiento global actual y futuro han advertido que los bajos niveles de oxígeno del océano podrían diezmar los ecosistemas marinos. incluidas importantes poblaciones de peces.
Cuando los investigadores reunieron su registro geológico sin precedentes de nitrógeno oceánico, descubrieron que en los 10 millones de años posteriores a la extinción de los dinosaurios, la proporción de 15N a 14N era alta, sugiriendo que los niveles de oxígeno del océano eran bajos. Primero pensaron que el clima cálido de la época era el responsable, ya que el oxígeno es menos soluble en agua más caliente. Pero el momento contó otra historia:el cambio a un mayor oxígeno del océano ocurrió hace unos 55 millones de años, durante una época de clima continuamente cálido.
"Contrariamente a nuestras primeras expectativas, El clima global no fue la causa principal de este cambio en el ciclo del oxígeno y el nitrógeno del océano, "Dijo Kast. ¿El culpable más probable? La tectónica de placas. La colisión de India con Asia, apodada" la colisión que cambió el mundo "por el legendario geocientífico Wally Broecker, fundador de la investigación climática moderna:cerró un antiguo mar llamado Tetis, perturbando las plataformas continentales y sus conexiones con el mar abierto.
"Durante millones de años, los cambios tectónicos tienen el potencial de tener efectos masivos en la circulación oceánica, ", dijo Sigman. Pero eso no significa que se pueda descartar el cambio climático, añadió. "En escalas de tiempo de años a milenios, el clima tiene la ventaja ".
"Evidencia de isótopos de nitrógeno para la suboxia oceánica expandida en el Cenozoico temprano, "por Emma R. Kast, Daniel A. Stolper, Alexandra Auderset, John A. Higgins, Haojia Ren, Xingchen T. Wang, Alfredo Martínez-García, Gerald H. Haug y Daniel M. Sigman, aparece en la edición del 26 de abril de Ciencias y fue lanzado en línea el 25 de abril.
