NeoFronteras

¿Qué causó los eventos de bola de nieve?

Área: Geología — Martes, 16 de Mayo de 2017

Proponen una nueva teoría sobre lo que provoca las glaciaciones de tipo bola de nieve en las que toda la Tierra está cubierta por hielo.

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A veces lo más interesante en ciencia no es lo que ya se sabe, sino lo que se desconoce, como las causas por las que la Tierra fue una bola de nieve en algunas épocas del pasado.

El aspecto de nuestro mundo ha cambiado mucho a lo largo del tiempo. En algunos momentos su aspecto podría incluso recordar a cualquier otro planeta exótico. Posiblemente nunca podremos realizar el viaje interestelar y no veremos directamente esos otros mundos, pero la ciencia nos permite saber cómo era la Tierra en el pasado, aunque no contemos con la máquina del tiempo que nos permita viajar a esos pasados.

A lo largo de la historia geológica de la Tierra ha habido épocas en las que nuestro planeta estaba cubierto casi o totalmente por el hielo y la nieve. Estos eventos de bola de nieve se dieron varias veces. Algunos de ellos han sido bien identificados como los dos últimos, uno hace 717 millones de años (717 Ma) y otro hace 645 Ma, denominadas glaciación Sturtian y Marinoan respectivamente. Fue justo al final del último de estos eventos cuando la vida compleja empezó a evolucionar sobre la Tierra.

Otros eventos de bola de nieve del Proterozoico serían la glaciación Baykonurian (hace 547 Ma), cuyo final coincide con la explosión del Cámbrico, y la glaciación Kaigas (hace 850 Ma). Además, se ha propuesto la presencia de este tipo de evento durante la glaciación Huronian (2,4-2,1 Ga) y la glaciación Pongola (hace 2,9 Ga).

Para hacernos una idea, podemos decir que la Tierra hace 700 Ma estaba cubierta por una capa de hielo de cientos de metros de espesor tanto en los océanos como en los continentes, aunque sobre los continentes podría haber alguna región seca en donde hubiera lagos hipersalinos. La temperatura media de la Tierra era de unos 38 grados centígrados bajo cero. Básicamente, la Tierra era un lugar inhabitable.

Afortunadamente estos eventos apocalípticos no fueron frecuentes a lo largo de la historia de nuestro mundo, pero esto es también lo que hace difícil el estudio de este fenómeno, porque los datos disponibles no son abundantes. La tectónica y la erosión, además, van borrando las huellas que dejaron estos eventos. Encima, cuanto más atrás en el tiempo echemos la vista, menos se parece la Tierra al mundo actual, por lo que es más complicado interpretar esos datos del pasado bajo los conocimientos adquiridos en el presente.

Los geólogos discuten sobre el alcance de algunas de estas glaciaciones globales, sobre todo acerca de si el hielo cubría o no el 100% de la superficie. Pero, sobre todo, desde hace décadas debaten sobre las causas que produjeron estos eventos.

Ahora, científicos de la Universidad de Harvard proponen una nueva idea que parece que pueda solucionar el misterio. Según ellos, el culpable de uno de estos eventos sería cierta región volcánica activa colocada en el lugar y momentos justos.

Para que un planeta como la Tierra entre en un periodo de bola de nieva se necesita que se acumule suficiente hielo y nieve en la superficie como para que el albedo suba (el hielo y la nieve reflejan mucha luz) por encima de un valor crítico que permita un ciclo de retroalimentación. Una vez que pasa esto, se produce un efecto de enfriamiento descontrolado. La cuestión es qué es lo dispara en primer lugar esa rebaja de la temperatura que produzca esta acumulación excesiva de hielo.

Una hipótesis apuntaba a que un gran meteorito podría chocar contra la Tierra, lo que inyectaría suficiente polvo a la atmósfera como para bloquear suficiente luz del Sol durante un par de años. Otras hipótesis apuntan a un efecto similar de introducción de polvo y cenizas mediante erupciones volcánicas masivas.

Otra hipótesis sugiere la aparición de algún microorganismo que eliminara grandes cantidades de dióxido de carbono de la atmósfera y que se depositara al final de sus días en el fondo marino sin descomponerse, por lo que ese carbono quedaría atrapado. Sin el efecto invernadero proporcionado por este gas, el clima se enfriaría rápidamente.

Sin embargo, ninguna de estas ideas tienen suficientes pruebas físicas que la respalde.

Una de las explicaciones más populares en el mundo académico apunta a la meteorización, un proceso mediante el cual se secuestra carbono a través de la meteorización de las rocas continentales. Cuando el supercontiente Rodinia se rompió hace 750 Ma, los nuevos continentes que surgieron se dispusieron a lo largo del ecuador en donde el clima es cálido y húmedo, lo que favorece la meteorización. Además, aparecieron grandes regiones volcánicas según se daba el proceso de fragmentación continental y las rocas generadas por el vulcanismo son bastante vulnerables a la meteorización.

Sólo hay un problema: que la meteorización es un proceso muy lento. Este proceso se da continuamente, pero el clima terrestre se autocorrije, ya que un clima más frío produce menos meteorización. Además, las erupciones volcánicas producen dióxido de carbono que calienta el clima, por lo que esas erupciones masivas quizás no consiguiesen enfriar el clima.

Así que, bajo este escenario, un enfriamiento descontrolado sólo se puede dar si el efecto de la meteorización es superior al de los otros factores, según Francis Macdonald (Universidad de Harvard).

En 2010 Macdonald publicó un artículo en el que definía con precisión la época de la glaciación Sturtian: comenzó hace 717 Ma. Además, al poco tiempo dató la región volcánica denominada Gran Provincia Ígnea Franklin (Franklin LIP en sus siglas inglesas) y descubrió que su actividad se dio justo cuando empezó la glaciación Sturtian. Así que se preguntó si estos dos fenómenos estaban conectados.

Armados con estos resultados, Macdonald y Robin Wordsworth empezaron a trabajar sobre el asunto. Así que usaron una combinación de pruebas geológicas y modelos para demostrar que el culpable de esa glaciación fue Franklin LIP.

En el artículo que han escrito dicen demostrar que la actividad de Franklin LIP pudo causar un enfriamiento descontrolado debido a una combinación única de factores. El primero de esos factores es que Franklin LIP se dio en una región rica en azufre que ayudaría a la producción de grandes penachos de gas caliente y polvo que introdujo un aerosol de compuestos de azufre (principalmente SO2 y H2S ) a gran altura en la atmósfera. Esas partículas de aerosol bloquean la luz sol y, a la vez, impiden que el calor de la Tierra escape fácilmente al producir efecto invernadero dependiendo de la localización.

Según el registro geológico Franklin LIP estaba sobre el ecuador, en donde se recibe más irradiación solar. Según los modelos si se introducen suficientes partículas de azufre en la estratosfera sobre el ecuador, entonces pueden bloquear suficiente luz solar como para producir un enfriamiento descontrolado.

Aunque el aerosol de azufre se hubiera repartido por la estratosfera, las regiones ecuatoriales habrían tenido siempre mayor densidad de él y el efecto seguiría dándose. Además, en un clima más frío, la estratosfera se acerca más a la superficie, lo que hace más fácil que las partículas de aerosol la alcancen. Según los cálculos realizados, las erupciones deberían haberse dado durante cinco años para producir el efecto bola de nieve.

Las pegas de esta teoría son que quizás las erupciones mencionadas coincidirían en el tiempo con el evento de bola de nieve, pero que no fueran su causa. Además, la idea explica, o trata de explicar, uno de los eventos en concreto de los varios que se dieron en el pasado. Sobre todo, no explica la glaciación Marinoan que se dio inmediatamente después, pues no hay erupciones masivas asociadas a esa otra época.

Aunque el evento de la bola no nieve no fuera causado por estas erupciones, los resultados de sus modelos son científicos y se pueden aplicar a otros escenarios. Macdonald señala algo interesante sobre la aplicación de los resultados de esta teoría a los tiempos actuales.

En nuestra obsesión por seguir con nuestro estilo de vida y seguir quemando combustibles fósiles, algunos han llegado a proponer un proyecto de geoingeniería consistente en inyectar grandes cantidades de aerosoles de azufre en la estratosfera para así frenar el calentamiento global. Si sucumbimos a esa tentación (o a la tentación de llevarse grandes cantidades de dinero por parte de las empresas que lo llevarían a cabo) puede que al final terminemos provocando un evento de bola de nieve, un invierno total y permanente.

Por otro lado, este tipo de resultados nos tiene que hacer reflexionar sobre lo afortunados que somos al vivir un época geológicamente estable. Quizás sea precisamente por esta razón por la que la especie humana ha podido evolucionar culturalmente. Esto no sería más que una probable contingencia de vivir en un planeta más o menos estable cuyo ritmo se mide en unidades de millones de años. Algo que nosotros estamos ahora cambiando con nuestras rápidas emisiones de gases de efecto invernadero en la escala del par de siglos.

La erupción del famoso volcán islandés de hace unos años nos recordó que esta paz geológica se puede romper en cualquier momento y que un conjunto de (improbables) erupciones volcánicas masivas pueden colocarnos en otro escenario en cualquier momento.

Actualización:
En NeoFronteras ya hemos visto anteriormente cómo funciona el termostato geológico. Pero no está de más recordar cómo la Tierra sale de este estadio de bola de nieve. Con la superficie congelada, con pocas rocas expuestas y con un clima de ese tipo, la meteorización que secuestra el dióxido de carbono se ralentiza. Por otro lado, los volcanes van acumulando dióxido de carbono en la atmósfera hasta que el efecto invernadero provocado por él funde la capa helada.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=5533

Fuentes y referencias:
Artículo original
Foto volcán Ijen: NeoFronteras.

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11 Comentarios »

  1. NeoFronteras:

    Esta entrada ha sido actualizada.

  2. Dr. Thriller:

    Fue otro volcán islandés el causante (o el gatillo, a elegir) de la revolución francesa. La erupción del Laki duró desde principios de junio de 1783 hasta febrero de 1784. Entre un quinto y un cuarto de la población de la isla murió a consecuencia de envenamiento por fluoruro (deterioro dental y esquelético), así como entre la mitad y las cuatro quintas partes de todo el ganado, incluyendo caballos. Los gases llegaron a afectar tan al sur como Inglaterra (con muertes de jornaleros, documentadas). Las consecuencias para el clima posiblemente fueron globales, desde luego están bien establecidas al menos en el hemisferio norte, desde hambrunas en Egipto (otro quinto de la población murió por escasez), pero las consecuencias mejor documentadas (en registros humanos, no geológicos ni biológicos) se dieron naturalmente en Europa y América del Norte (la parte colonizada por los europeos). El clima quedó tan trastocado, que en 1785 se registró una cosecha espectacular en Francia que tuvo como consecuencia arruinar a los agricultures y desestabilizar aún más la economía francesa (que estaba muy tocada), para enganchar con unos años terribles donde las cosechas eran una fracción de las necesarias para cubrir la demanda.

    No es de extrañar que políticamente la situación se deteriorase como lo hizo. Me pregunto qué tipo de gestiones se harían en este planeta ante una erupción de esta magnitud, no fue de las normales, pero tampoco fue un récord, que se diga.

    Respecto a la Snowball Earth, había una teoría por ahí que pedía como escenario necesario para esto, que las masas continentales quedasen confinadas entre los trópicos, o para ser más precisos, que las zonas árticas fuesen totalmente oceánicas. Según la disposición de los continentes (es decir, las corrientes oceánicas), los casquetes polares podrían expandirse de forma desmesurada, dejando la situación a huevo.

  3. Tomás:

    Es que, a pesar del temor a los meteoritos, creo que el principal peligro lo tenemos bajo nuestros pies. Pienso que las más amenazantes son Yellowstone y Toba, por sus dimensiones, pero cualquiera sabe; las nombradas, posiblemente solo son las mayores que, al parecer, “respiran”. ¡Temblemos!

  4. Dr. Thriller:

    La erupción última en Islandia tuvo la “virtud” de poner en tierra una parte muy sustancial de la flota aérea civil y militar. No hace falta una erupción tan escandalosa como la citada para ponerla toda. Un reactor simplemente se deteriora más allá de toda reparación con un nivel de polvo en la atmósfera y un turbohélice no aguanta mucho más (los filtros de aire no son Dios). Que yo sepa, tampoco hay estudios de cómo puede afectar esto a los radares (hablo de una erupción escandalosa que inyecte aerosol a casco porro), más allá de estimaciones teóricas. Quiero decir que ya no es sólo el riesgo civil, sino que una mera erupción así-así puede ponernos en un riesgo de intercambio nuclear.

    No lo digo por decir, tanto rusos como chinos están trabajando ahora mismo en el convencimiento de que hay elementos en los EEUU que barajan la idea de ataques preventivos (nucleares) con la idea de anular la capacidad de represalia. Es algo fácil de encontrar por internet y no es precisamente paranoia por el lado ruso-chino (no son magufos los opinantes, sino personal del DoD USA de los años de la guerra fría). El peligro de esta situación es que se produzca una especie de apagón de algún tipo (p.ej., como los ataques informáticos del otro día) y que alguna parte decida que es más seguro anticiparse.

    A fin de cuentas, fue un volcán el que puso Francia patas arriba. Que los seres humanos civilizados nos creemos la repera y que luego reaccionamos de forma increíblemente igual a la de nuestros antepasados ignorantes, hasta a la hora de ofrecer sacrificios humanos a nuestros dioses (que ya no los llamamos así, pero siguen siendo lo mismo).

    Y lo mejor de todo: somos incapaces de predecir cuándo y cómo podría pasar algo de esto.

  5. JavierL:

    Por acá dicen que esas glaciaciones son eventos cíclicos que sucederán… Incluso con el calentamiento global… http://m.eltiempo.com/vida/ciencia/como-sera-la-tierra-en-mil-anos-segun-la-ciencia-88748

    Aunque de aquí a 50.000 años quien sabe que pasara con la humanidad y su cambio climático..

    Lo cíclico ¿tendra que ver con cambios en la órbita o algo así?

  6. Tomás:

    No son precisos cambios de órbita; basta algún evento y la retroalimentación que no cesa.

  7. lluís:

    Al final del artículo se dice que un conjunto de erupciones volcánicas masivas es (hoy por hoy) improbable. ¿ En qué se basa la improbabilidad de tal conjunto de erupciones masivas

  8. NeoFronteras:

    Simple estadística. Se sabe cuándo sucedió en el pasado y es algo que no pasaba todos los días. Aunque Yellowstone podría explotar al año que viene, o no.

  9. Tomás:

    Sobre ese tema creo que su menor probabilidad puede deberse a que tanto el manto como la superficie terrestre -y muy posiblemente también el núcleo- llevan enfriándose durante toda la existencia del planeta. El manto mediante la subducción y el vulcanismo que es constante -creo que entre 10 y 20 volcanes están en erupción siempre en el mundo y que los activos son bastante más de mil, con unas cincuenta erupciones/año; eso sin contar los submarinos que, seguramente serán muchos más-. Si comparamos esto con la que supongo mayor deyección de magma de la historia, la que originó los Traps de Siberia, comparable en volumen y extensión de lava a todo el Mediterráneo -que a mi entender se dio muy tarde, lo que avala lo eventual de estos fenómenos, aunque se cree que pudo deberse al impacto de un meteorito enorme en Tierra de Wilkes (Antártida)-.

  10. Dr. Thriller:

    Yo también había leído algo acerca de que erupciones masivas podrían deberse a impactos brutales de meteoritos, incluso en las antípodas de donde se producía el evento volcánico (imagino que algún tipo de “efecto campana” acústico). Por proponer hipótesis, que no quede. Esta concretamente, en algún momento podrá simularse (para ver qué visos de realidad tiene).

  11. Tomás:

    En casos tan destacados, la sospecha está fundada. Ahora hay que ver si existe coincidencia temporal, porque la honda de choque ha de rodear el núcleo para propagarse por el manto, debilitándose mucho en el ecuador para, luego, acabar uniéndose en las antípodas aunque no hubiera pies humanos que podar. Por último, la duración del evento siberiano creo que duró algo así como un millón de años, más o menos. O sea, que si fue efecto, la causa hubo de darse al principio. Pero, de todas formas, erupciones fenomenales, aunque no tanto quedan perfectamente explicadas con la plumas y las cámaras muy comprobadas por el desplazamiento de los volcanes y las islas que crean debido a la tectónica de placas. Ejemplo de esas plumas que permanecen en su lugar -más o menos- mientras la placa marina se desliza sobre ellas, a mayor velocidad, son las isla Marianas y las Haway.

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