Hace unos 120 millones de años, la tierra experimentó una alteración ambiental extrema que ahogó el oxígeno de sus océanos.

Conocido como evento anóxico oceánico (OAE) 1a, el agua privada de oxígeno provocó una extinción masiva menor, pero significativa, que afectó a todo el mundo. Durante esta edad en el Período Cretácico Temprano, una familia entera de nannoplancton marinos prácticamente desapareció.

Al medir la abundancia de isótopos de calcio y estroncio en fósiles de nannoplancton, Los científicos de la tierra del noroeste han concluido que la erupción de la gran provincia ígnea (LIP) de la meseta de Ontong Java provocó directamente OAE1a. Aproximadamente del tamaño de Alaska, el LIP de Ontong Java entró en erupción durante siete millones de años, lo que lo convierte en uno de los eventos LIP más grandes de la historia. Durante este tiempo, arrojó toneladas de dióxido de carbono (CO ₂ ) a la atmósfera, empujando a la Tierra a un período de invernadero que acidificó el agua de mar y asfixió los océanos.

"Retrocedemos en el tiempo para estudiar los períodos de efecto invernadero porque la Tierra se dirige ahora hacia otro período de efecto invernadero, "dijo Jiuyuan Wang, un Ph.D. del noroeste estudiante y primer autor del estudio. "La única forma de mirar hacia el futuro es comprender el pasado".

El estudio fue publicado en línea la semana pasada (16 de diciembre) en la revista Geología . Es el primer estudio que aplica mediciones de isótopos de estroncio estables al estudio de eventos anóxicos oceánicos antiguos.

Andrew Jacobson, Bradley Sageman y Matthew Hurtgen, todos profesores de ciencias terrestres y planetarias en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern, fueron coautores del artículo. Wang es co-asesorado por los tres profesores.

Pistas dentro de los núcleos

Las conchas de nannoplancton y muchos otros organismos marinos construyen sus conchas a partir de carbonato de calcio, que es el mismo mineral que se encuentra en la tiza, piedra caliza y algunas tabletas antiácidas. Cuando el CO atmosférico ₂ se disuelve en agua de mar, forma un ácido débil que puede inhibir la formación de carbonato de calcio e incluso puede disolver el carbonato preexistente.

Para estudiar el clima de la tierra durante el Cretácico temprano, los investigadores de Northwestern examinaron un 1, Núcleo de sedimentos de 600 metros de largo tomado de las montañas del Pacífico central. Los carbonatos en el núcleo se formaron en aguas poco profundas, ambiente tropical hace aproximadamente 127 a 100 millones de años y actualmente se encuentran en las profundidades del océano.

"Cuando se considera el ciclo del carbono de la Tierra, El carbonato es uno de los mayores reservorios de carbono, "Dijo Sageman." Cuando el océano se acidifica, básicamente derrite el carbonato. Podemos ver este proceso impactando el proceso de biomineralización de organismos que usan carbonato para construir sus caparazones y esqueletos en este momento, y es una consecuencia del aumento observado en el CO atmosférico ₂ debido a las actividades humanas ".

El estroncio como evidencia corroborativa

Varios estudios previos han analizado la composición de isótopos de calcio del carbonato marino del pasado geológico. Los datos se pueden interpretar de diversas formas, sin embargo, y el carbonato de calcio pueden cambiar con el tiempo, oscureciendo las señales adquiridas durante su formación. En este estudio, Los investigadores de Northwestern también analizaron isótopos estables de estroncio, un oligoelemento que se encuentra en los fósiles de carbonato, para obtener una imagen más completa.

"Los datos de isótopos de calcio se pueden interpretar de diversas formas, ", Dijo Jacobson." Nuestro estudio aprovecha las observaciones de que los isótopos de calcio y estroncio se comportan de manera similar durante la formación de carbonato de calcio, pero no durante la alteración que se produce tras el entierro. En este estudio, el isótopo calcio-estroncio 'multi-proxy' proporciona una fuerte evidencia de que las señales son 'primarias' y se relacionan con la química del agua de mar durante OAE1a ".

"Es menos probable que los isótopos de estroncio estables sufran alteraciones físicas o químicas con el tiempo, "Añadió Wang." Isótopos de calcio, por otra parte, puede modificarse fácilmente en determinadas condiciones ".

El equipo analizó isótopos de calcio y estroncio utilizando técnicas de alta precisión en el laboratorio limpio de Jacobson en Northwestern. Los métodos implican disolver muestras de carbonato y separar los elementos, seguido de análisis con un espectrómetro de masas de ionización térmica.

Los investigadores han sospechado durante mucho tiempo que las erupciones de LIP causan la acidificación de los océanos. "Existe un vínculo directo entre la acidificación de los océanos y el CO atmosférico ₂ niveles, ", Dijo Jacobson." Nuestro estudio proporciona evidencia clave que vincula la erupción del LIP de la meseta de Ontong Java con la acidificación del océano. Esto es algo que la gente esperaba que fuera el caso basado en pistas del registro fósil, pero faltaban datos geoquímicos ".

Modelando el calentamiento futuro

Al comprender cómo los océanos respondieron al calentamiento extremo y al aumento de CO atmosférico ₂ , los investigadores pueden comprender mejor cómo responde la tierra a la corriente, cambio climático causado por el hombre. Actualmente, los seres humanos están empujando a la tierra hacia un nuevo clima, que está acidificando los océanos y probablemente provocando otra extinción masiva.

"La diferencia entre los períodos de efecto invernadero pasados ​​y el calentamiento actual causado por el hombre está en la escala de tiempo, ", Dijo Sageman." Los eventos pasados ​​se han desarrollado durante decenas de miles a millones de años. Estamos logrando el mismo nivel de calentamiento (o más) en menos de 200 años ".

"La mejor manera de comprender el futuro es mediante modelos informáticos, ", Agregó Jacobson." Necesitamos datos climáticos del pasado para ayudar a dar forma a modelos más precisos del futuro ".