Los eventos volcánicos masivos en la historia de la Tierra que liberaron grandes cantidades de carbono a la atmósfera frecuentemente se correlacionan con períodos de cambios ambientales severos y extinciones masivas. Un nuevo método para estimar cuánto carbono liberaron los volcanes y con qué rapidez podría mejorar nuestra comprensión de la respuesta climática, según un equipo internacional dirigido por investigadores de Penn State y la Universidad de Oxford.
Los científicos informan en la revista Nature Geoscience que han desarrollado una nueva técnica para estimar el exceso de mercurio que queda en el registro de rocas debido a la actividad volcánica antigua. La técnica puede estimar las emisiones de carbono de las grandes provincias ígneas (LIP), eventos volcánicos que pueden durar millones de años y producir magma que llega a la superficie de la Tierra y forma flujos de lava de cientos de kilómetros de largo.
"Las grandes provincias ígneas se utilizan a menudo como análogo del cambio climático causado por el hombre porque ocurren geológicamente con relativa rapidez y liberan una gran cantidad de dióxido de carbono", dijo Isabel Fendley, profesora asistente de investigación de geociencias en Penn State y autora principal del estudio. "Pero un gran desafío que abordamos con este estudio es que, hasta la fecha, ha sido realmente difícil determinar exactamente cuánto carbono liberaron estos volcanes".
Los investigadores analizaron muestras de núcleos que capturan un registro de 20 millones de años del período Jurásico temprano y encontraron que los niveles de mercurio aumentaron durante el pico de actividad de la gran provincia ígnea de Karoo-Ferrar y el evento anóxico oceánico asociado de Toarcian, un período de extensas condiciones ambientales. y el cambio climático hace unos 185 millones de años.
Sin embargo, las emisiones totales de carbono estimadas utilizando los registros de mercurio fueron significativamente más bajas de lo que los modelos del ciclo del carbono habían predicho que sería necesario para causar los cambios ambientales observados.
Los hallazgos sugieren que el vulcanismo desencadenó reacciones positivas en el sistema terrestre:respuestas climáticas y ambientales al calentamiento inicial que a su vez produjeron más calentamiento. Estas retroalimentaciones positivas pueden ser tan importantes como las emisiones primarias en estos escenarios de grandes emisiones de carbono, y los modelos actuales del ciclo del carbono pueden estar subestimando los efectos de una determinada cantidad de emisiones, dijeron los científicos.
"Lo que esto nos muestra es que hay respuestas del sistema terrestre que exacerban los efectos del carbono que emiten los volcanes", dijo Fendley. "Y según nuestros resultados, estos procesos de retroalimentación son bastante importantes, pero no se comprenden bien".
Las estimaciones precisas de las emisiones de carbono del LIP son importantes para comprender los impactos de los procesos de retroalimentación positivos y negativos del ciclo del carbono en las proyecciones climáticas futuras, dijeron los científicos.
"Además del cambio climático histórico y la comprensión de la historia de la vida, también es relevante para cómo entendemos el clima de la Tierra y cómo investigamos lo que le sucede al medio ambiente después de que se liberan grandes cantidades de dióxido de carbono a la atmósfera", dijo Fendley. P>
Estimar la cantidad de emisiones de carbono asociadas con los LIP ha sido un desafío en parte porque los científicos tienen un registro incompleto de cuánta lava hizo erupción. El LIP Karoo-Ferrar, por ejemplo, ocurrió en el antiguo supercontinente Gondwana, y ese material ahora se extiende por todo el hemisferio sur, abarcando lo que hoy es el sur de África, la Antártida y Tasmania, dijeron los científicos.
En cambio, los investigadores recurrieron al mercurio, que se libera como gas durante las erupciones volcánicas pero que rara vez se encontraba en altas concentraciones en el medio ambiente antes de la actividad humana. Al observar la química de las rocas en las muestras de núcleos, los científicos pudieron determinar cuánto mercurio se esperaría en función de las condiciones ambientales y cuánto exceso estaba presente causado por los volcanes.
Desarrollaron un método para convertir los cambios medidos en las concentraciones de mercurio en el volumen de emisiones de gas mercurio. Utilizando la relación entre las emisiones de gas mercurio y las emisiones de carbono en los volcanes modernos, estimaron cuánto carbono liberaban los volcanes antiguos.
Los investigadores dijeron que las muestras de núcleos, del pozo Mochras en Gales, Reino Unido, brindaron una oportunidad única para realizar esta investigación. El largo registro mostró la primera evidencia clara de que hubo erupciones volcánicas significativamente mayores durante este período en comparación con los 15 millones de años anteriores, dijeron los científicos.
"La gran cantidad de datos geoquímicos existentes del pozo Mochras Farm (Llanbedr) en Gales, perforado por el Servicio Geológico Británico, además de la cronología muy restringida, brindaron una oportunidad única que permitió este análisis", dijo Fendley. "Las décadas de trabajo previo en el núcleo de Mochras nos permitieron reconstruir los flujos de gas originales durante millones de años, durante períodos que son objetivos tradicionales para estudios paleoambientales, así como el estado de fondo".
Otros investigadores de este proyecto fueron Joost Frieling, asistente de investigación postdoctoral, y Tamsin Mather y Hugh Jenkyns, profesores de la Universidad de Oxford; Michael Ruhl, profesor asistente del Trinity College Dublin; y Stephen Hesselbo, profesor de la Universidad de Exeter.
Más información: Isabel M. Fendley et al, Emisiones de carbono de las grandes provincias ígneas del Jurásico temprano restringidas por el mercurio sedimentario, Nature Geoscience (2024). DOI:10.1038/s41561-024-01378-5
Información de la revista: Geociencias de la naturaleza
Proporcionado por la Universidad Estatal de Pensilvania
