Hace unos 250 millones de años, mucho antes de que los dinosaurios vagaran por la tierra, el calentamiento global y los océanos ácidos causados ​​por la rápida emisión volcánica de las trampas siberianas llevaron a la extinción masiva del Pérmico-Triásico, que resultó en la eliminación de más del 95% de los océanos y 70 % de vida terrestre.

Luego, la Madre Naturaleza hizo lo que mejor sabe hacer:reabastecerse. Pero, ¿por qué le tomó tanto tiempo hacerlo?

Eso es lo que un equipo internacional de investigadores dirigido por la profesora Xiao-Ming Liu (Universidad de Carolina del Norte, Ciencias de la Tierra, Marinas y Ambientales), su Ph.D. la estudiante Cheng Cao (ahora becaria postdoctoral, Universidad de Nanjing) y su antiguo becario postdoctoral Clément P. Bataille (ahora Profesor Asociado, Ciencias Ambientales y de la Tierra en la Universidad de Ottawa), investigaron durante un lapso de seis años. Sus hallazgos se publican hoy en Nature Geoscience .

Donde el suplente asume un papel principal

Su estudio demuestra la increíble conexión entre la vida, el clima y la capacidad de la Tierra para reponerse, junto con el impacto que la desaparición de un solo organismo (en este caso, un solo grupo de diminutos organismos marinos, los radiolarios) contribuyó a hacer que la Tierra casi inhabitable durante millones de años.

Su mensaje principal es que cada organismo en este planeta juega un papel a veces oculto pero crítico para regular los ciclos biogeoquímicos, y que debería alentarnos a apoyarnos en la conservación y administración de nuestro planeta.

Nos sentamos con el profesor Bataille para aprender más sobre este estudio y su impacto:

Profesor Bataille, explique cuál fue su gran descubrimiento.

Clement Bataille: Con este estudio, proponemos una solución para explicar la recuperación prolongada de la vida después del evento de extinción masiva más grave, la extinción masiva del Pérmico-Triásico (la extinción del Pérmico fue causada por la erupción volcánica masiva de las trampas siberianas y el calentamiento asociado y el océano). acidificación que eliminó más del 95% de las especies marinas y el 70% de las terrestres).

Durante décadas, los científicos se han sentido desconcertados por la ausencia de recuperación de la vida después de esta extinción masiva, combinada con la persistencia de condiciones ambientales habitables en el planeta. Los mecanismos de regulación típicos observados después de otros eventos de extinción masiva, particularmente la meteorización química, parecen no haber tenido éxito en devolver a la Tierra a condiciones más habitables después de la extinción masiva del Pérmico-Triásico. Se necesitaron más de 5 millones de años después del final del vulcanismo masivo de Siberian Traps para que la vida se recuperara en el Triásico temprano. Demostramos que esta recuperación prolongada puede explicarse por un aumento en la meteorización inversa en el océano impulsada por la extinción de pequeños microorganismos llamados radiolarios. Este mecanismo poco estudiado habría mantenido un clima cálido de invernadero y océanos ácidos durante millones de años, evitando que la vida se recuperara. Solo cuando esos radiolarios reaparecieron después de varios millones de años, la Tierra pudo volver a las condiciones habitables y la vida se recuperó por completo.

¿Cuándo y dónde se llevó a cabo esta investigación?

C.B.: Esta investigación se llevó a cabo entre 2016 y 2022. La mayoría de los análisis se realizaron en el laboratorio de Xiao-Ming Liu en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Marinas y Ambientales de la Universidad de Carolina del Norte, entre 2016 y 2019 por Cheng Cao y Clément P. Bataille. El modelado fue realizado por Cheng Cao entre 2018 y 2020. El documento fue escrito en varias iteraciones entre 2020 y 2021 por Cheng Cao, Clément P. Bataille y Xiao-Ming Liu. Los resultados fueron tan sorprendentes que nos llevó varios años defender adecuadamente nuestra hipótesis.

¿Cuáles son sus principales hallazgos? ¿Qué se explica que antes no sabíamos o entendíamos?

C.B.: La extinción masiva del Pérmico-Triásico (hace 251,9 millones de años), también llamada coloquialmente la Gran Muerte, es el evento de extinción masiva más grande conocido en la historia de nuestro planeta. Durante este evento, la mayoría de las especies marinas y terrestres desaparecieron en poco tiempo. Este evento de extinción masiva fue provocado por un vulcanismo masivo, las trampas siberianas, que emitieron cantidades gigantescas de gases de efecto invernadero, aumentando el dióxido de carbono atmosférico, elevando la temperatura y acidificando los océanos. Sin embargo, a diferencia de otros eventos de extinción masiva en los que la vida se recuperó rápidamente y se volvió a diversificar, la vida tardó más de 5 millones de años en recuperarse de esta extinción masiva. Las condiciones marinas y terrestres siguieron siendo inhóspitas para la vida con temperaturas persistentemente altas, acidificación de los océanos y anoxia oceánica recurrente durante millones de años.

La persistencia de estas condiciones desconcertó a los científicos durante años porque la actividad volcánica de las trampas siberianas se detuvo después de unos cientos de miles de años. Por lo general, cuando se detiene la emisión, la Tierra tiene un mecanismo llamado meteorización química que actúa para regular el clima de regreso a condiciones más habitables. La meteorización química abarca todas las reacciones que alteran las rocas en la superficie de la Tierra. A medida que se alteran las rocas, liberan algo de calcio, que cuando se transporta al océano puede combinarse con dióxido de carbono para formar carbonatos. Con este mecanismo, la Tierra regula su clima, porque cuando el planeta se calienta, las rocas se desgastan más rápido y se depositan más rocas carbonatadas en el océano, lo que en última instancia reduce el dióxido de carbono atmosférico y enfría el clima.

Sin embargo, durante el Triásico Temprano, a pesar de las evidencias de un aumento de la meteorización química, este mecanismo no logró reducir el dióxido de carbono atmosférico, el clima permaneció muy cálido y los océanos [permanecieron] ácidos, lo que impidió que la vida regresara. En este estudio, logramos conciliar estas observaciones contradictorias para explicar por qué las condiciones ambientales permanecieron inhabitables durante tanto tiempo después de la extinción masiva que casi llevó a la desaparición de la vida en la Tierra.

¿Y cómo se llevó a cabo esta investigación?

C.B.: En este estudio, utilizamos isótopos de litio en carbonatos marinos del Pérmico y Triásico Temprano para reconstruir los isótopos de litio en el océano durante ese período. Los isótopos son las diferentes formas de un elemento que existen en la naturaleza y la proporción de estos isótopos en los sustratos brinda información sobre los procesos que ocurren en la Tierra. Las rocas carbonatadas se precipitan directamente del océano y podrían conservar la composición isotópica del océano del período en el que se formaron. Nuestra idea inicial al usar isótopos de litio era obtener información sobre los procesos de meteorización química que ocurrían en la tierra durante el período Pérmico-Triásico.

Es bien sabido que la composición de isótopos de litio en el océano responde a cambios en la meteorización química en tierra porque los isótopos se discriminan durante las reacciones de meteorización química. Sin embargo, cuando analizamos los isótopos de litio en esos carbonatos antiguos, descubrimos que la composición de isótopos de litio del océano disminuyó drásticamente justo antes del evento de extinción y permaneció en valores extremadamente bajos durante todo el Triásico temprano. Primero verificamos que esta señal era real asegurándonos de que estábamos registrando la composición isotópica original de los períodos Pérmico-Triásico.

Una vez que se confirmó esto, no pudimos explicar la muy baja composición de isótopos de litio observada en el océano durante este período invocando solo cambios en la meteorización química terrestre. Algo más tenía que estar en juego. Así que centramos nuestra atención en otro mecanismo mucho menos estudiado llamado meteorización inversa, que sabíamos que podría tener un gran impacto en la composición de isótopos de litio marino. La meteorización inversa ocurre en el fondo del océano y consiste en la formación de arcillas marinas por precipitación de sílice y otros cationes disueltos en el agua de mar.

Sin embargo, para que esta reacción de meteorización inversa ocurra a un ritmo elevado, el océano necesita tener altas concentraciones de sílice disuelto. En el océano moderno, la concentración de sílice disuelta es muy baja porque pequeños organismos llamados silicificadores (diatomeas) absorben casi toda esta sílice para fabricar sus caparazones. Estas bajas concentraciones de sílice limitan considerablemente las reacciones de meteorización inversa que se producen en el fondo del océano. Sin embargo, notamos que durante el Pérmico Tardío, esos pequeños organismos silicificadores se extinguieron. Una vez que estos organismos se extinguieron, la sílice disuelta en el océano aumentó rápidamente y nada impidió que el océano formara cantidades masivas de arcillas marinas (es decir, aumentaron las tasas de meteorización inversa).

Si bien las reacciones de meteorización inversa consumen sílice disuelto, lamentablemente también emiten dióxido de carbono. Por lo tanto, a medida que aumentaron las reacciones de meteorización inversa, también lo hicieron los niveles de dióxido de carbono atmosférico, lo que mantuvo el calentamiento global y la acidificación de los océanos, incluso después de que los volcanes de las trampas siberianas dejaran de emitir dióxido de carbono. Como estos pequeños silicificadores no se recuperaron hasta más de 5 millones de años después del evento de extinción masiva del Pérmico-Triásico, los niveles de dióxido de carbono atmosférico permanecieron altos, la acidificación de los océanos persistió y las condiciones ambientales permanecieron en gran medida habitables. Curiosamente, esto podría haber ocurrido incluso si la tasa de meteorización química en la tierra fuera alta, lo que explica la observación paradójica de la alta tasa de meteorización y el clima de invernadero del Triásico temprano. Durante el período Triásico temprano, la Tierra no logró reducir los altos niveles de dióxido de carbono atmosférico porque la meteorización inversa seguía emitiendo grandes cantidades de dióxido de carbono.

¿Hay algo que le gustaría agregar?

C.B.: Este estudio demuestra los increíbles vínculos y la retroalimentación entre la vida, el clima y la habitabilidad de la Tierra. Es asombroso pensar cómo la desaparición de un solo grupo de diminutos organismos marinos (radiolarios), contribuyó a que la Tierra fuera casi inhabitable durante millones de años. Es una gran lección para nuestros tiempos modernos. Los seres humanos están contribuyendo actualmente a la sexta extinción masiva. Entre la desaparición de especies icónicas como los grandes mamíferos terrestres, están desapareciendo cientos de otras especies no estudiadas. Debemos tener en cuenta que todos los organismos de este planeta pueden desempeñar un papel oculto pero crítico para regular los ciclos biogeoquímicos. Debería alentar a cada uno de nosotros a actuar para la conservación y la administración de nuestro hermoso hogar. + Explora más

Explicación del misterioso comportamiento del clima durante la extinción masiva más severa de la Tierra