La forma de la órbita de la Tierra alrededor del sol y la orientación de su eje sufren variaciones regulares durante períodos de miles a millones de años. Estas variaciones, conocidas como ciclos de Milankovitch en honor al geofísico serbio Milutin Milankovitch, afectan la cantidad de luz solar que llega a la superficie del planeta.

Los ciclos de Milankovitch son uno de los principales impulsores de nuestro clima. Sabemos bastante sobre estas variaciones en la actualidad porque podemos medirlas con precisión. La evidencia de cambios climáticos debido a cambios en la órbita de la Tierra está presente en el registro geológico durante los últimos cientos de millones de años. La evidencia aparece como variaciones en el espesor y la composición de las capas sedimentarias de roca.

Sin embargo, Casi nada se sabe sobre estos cambios climáticos más atrás en el tiempo, teniendo en cuenta que la Tierra tiene 4.500 millones de años. Hasta ahora, no hemos podido aprender mucho acerca de cómo estos ciclos de Milankovitch han variado a lo largo de la historia de la tierra, hasta ahora.

Somos parte de un pequeño equipo internacional de investigadores de la Universidad de Utrecht, University of Geneva y Université du Québec à Montréal que realizan un examen cuidadoso de los patrones rítmicos de capas en las rocas. Luego, los combinamos con determinaciones precisas de la edad para calcular la velocidad a la que se depositan los sedimentos. Esto nos permite descubrir los secretos climáticos de la Tierra hace miles de millones de años.

Historia profunda

En un solo lugar, los tipos de sedimentos depositados en un momento determinado varían en función del clima. Los científicos han estudiado estas variaciones en el registro sedimentario en detalle, permitiendo identificar con precisión los cambios climáticos del pasado. Típicamente, el método utilizado para estudiar estas variaciones es el análisis espectral, donde las herramientas estadísticas determinan si existen variaciones cíclicas en las capas de roca.

Un simple experimento mental puede ser útil para comprender cómo los cambios en el clima pueden afectar el registro de rocas.

Por ejemplo, si estás parado en una playa, la ubicación del océano está relacionada con la cantidad de luz solar que llega a la superficie de la Tierra. Si la Tierra estuviera un poco más lejos del sol, o el eje de la Tierra apuntaba un poco más lejos, el clima sería más frío. Parte del agua de los océanos se almacenaría en los glaciares de la tierra, y esto provocaría una caída en el nivel del mar. Entonces estaría más tierra adentro y el sedimento depositado bajo sus pies sería fundamentalmente diferente a la arena de la playa. Lo contrario ocurriría si la Tierra estuviera un poco más cerca del sol, no estarías de pie en una playa, pero en algún lugar del fondo del océano, cuando los glaciares que se derriten hacen que el nivel del mar suba.

Hace miles de millones de años, Las condiciones en la Tierra eran fundamentalmente diferentes de las actuales:no había oxígeno libre en la atmósfera, la actividad volcánica era más violenta y no se había desarrollado vegetación ni vida multicelular. Sin embargo, debe haber habido fluctuaciones en la órbita y el eje de la Tierra que afectaron el clima en ese momento, y posiblemente incluso afectó la vida temprana y la química de los océanos.

Formaciones de hierro con bandas

Nuestro equipo de investigación ha estado buscando evidencia de variaciones climáticas cíclicas en formaciones de hierro en bandas (BIF) de 2.500 millones de años. Los BIF son ricos en hierro, rocas de capas distintivas que se depositaron ampliamente en el fondo del océano y que ahora se encuentran en las partes más antiguas de la corteza terrestre. Estos tipos de rocas no se encuentran en la actualidad y los científicos han luchado por comprender tanto su formación como su apariencia de bandas.

Hasta ahora, Los científicos han explicado la deposición de estas formaciones de hierro y su estratificación regular principalmente debido a la actividad volcánica submarina. la fuente hidrotermal del hierro. Además, la evolución de la fotosíntesis en este momento puede haber producido oxígeno en las partes más someras del océano. Esto habría provocado que el hierro reducido disuelto en el agua se oxidara y se volviera insoluble, y luego caería al fondo del océano.

Nuestro estudio es el primero en vincular de manera concluyente las alternancias regulares en los BIF con los cambios cíclicos en la órbita de la Tierra alrededor del sol. con periodos de 405, 000 años y 1,4 a 1,6 millones de años. Logramos esto combinando el análisis espectral de las capas sedimentarias en Sudáfrica con una datación muy precisa de uranio-plomo para calcular la velocidad a la que se depositaron los sedimentos. Nuestra investigación muestra que los ciclos de Milankovitch de hace 2.500 millones de años tuvieron un efecto importante tanto en el clima del planeta como en la deposición de hierro en los océanos.

Descubrimos que el 405 actual, El ciclo de 000 años ocurrió hace 2.500 millones de años. También encontramos un ciclo que tarda entre 1,4 y 1,6 millones de años. Este ciclo puede ser un ciclo moderno de Milankovitch, el ciclo actual más cercano toma ~ 2.4 millones de años. Interpretamos que la diferencia en el tiempo se debe al comportamiento caótico de los planetas de nuestro sistema solar, que afecta la duración de algunos de los ciclos de Milankovitch.

Archivos de alta resolución

Este emocionante descubrimiento indica que los BIF pueden considerarse un archivo de alta resolución del clima astronómico de hace 2.500 millones de años. Esta información tendrá implicaciones fundamentales para nuestra comprensión de cómo evolucionó el sistema solar a lo largo del tiempo. Hasta ahora, Los modelos astrofísicos muestran cómo se pudo haber formado el sistema solar y los telescopios modernos nos han permitido comprender cómo se ve actualmente el sistema solar. Falta información sobre cómo llegamos desde el principio hasta la configuración actual.

La investigación adicional sobre las capas cíclicas en los BIF será clave para comprender exactamente cómo respondió el sistema climático primitivo de la Tierra a las variaciones astronómicas.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.