Cuando la tasa de dióxido de carbono que entra en el océano sobrepasa cierto umbral, la Tierra responde con una cascada de ciclos de retroalimentación que da lugar a una acidificación extrema y a una extinción masiva.
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Los humanos piensan linealmente, en forma de regla de tres. Normalmente no ven el comportamiento polinómico y, desde luego, no ven el comportamiento exponencial. Para ver esto y otros comportamiento hay que recibir una educación científica y entenderla.
La Naturaleza puede ser muy compleja y algunas veces no sólo presenta esos comportamiento, sino que puede presentar otros aún más complejos. Puede haber histéresis, bifurcación, caos determinista o presentar cambiós súbitos de gran magnitud, como ocurre en una transición de fase. Así, un superconductor se comporta como tal cuando baja por debajo de cierta temperatura de transición (temperatura crítica), una temperatura umbral que marca el límite entre dos mundos. O se es superconductor o no, pero no se es medio-superconductor, de la misma manera que no se puede estar medio embarazada.
Se puede dar un ejemplo más de estos comportamientos súbitos si nos fijamos en la señal nerviosa entre neuronas vecinas. Esto sucede a través de una respuesta de todo o nada. La señal se transmite una vez se dan las condiciones cuando la célula alcanza cierto umbral.
Ahora, unos investigadores el MIT dirigidos por Daniel Rothman dicen haber observado un fenómeno de umbral similar en el clima terrestre. Cuando la tasa de dióxido de carbono que entra en el océano sobrepasa cierto umbral la Tierra responde con una cascada de ciclos de retroalimentación química que da lugar a una acidificación extrema que amplifica dramáticamente el efecto del fenómeno original que disparó el evento.
Esta respuesta global provoca cambios muy grandes en la cantidad de carbono contenida en los océanos y los geólogos han encontrado pruebas de que estos cambios sucedieron en el pasado en capas de sedimentos de millones de años de antigüedad.
Estos investigadores han estudiado el registro geológico y han observado que, en los últimos 540 millones de años, la cantidad de dióxido de carbono contenida en los océanos cambió docenas de veces de manera abrupta de un modo similar a la del ejemplo de las neuronas de antes. Estos eventos de «excitación» en el sistema del carbono se dieron más dramáticamente cerca del momento en que sucedieron las grandes cinco extinciones masivas del pasado.
La comunidad científica ha atribuido a varios disparadores el origen de estos eventos, pero asumían que el cambio en el carbono marino fue seguido por una respuesta proporcional a la magnitud del disparador original y que un cambio pequeño producía un efecto pequeño.
Según Rothman, esto no es así y no importa la magnitud del hecho que dispara el evento, al menos para el 50% de los casos que tiene en la base de datos. Para algunos pares de casos en los que la cantidad de dióxido de carbono que entró en los océanos era muy similar, la respuesta fue muy diferente.
Parece que el fenómeno no depende de la tasa de carbono en sí misma, sino que es una propiedad del propio ciclo de carbono.
En la actualidad los océanos están absorbiendo dióxido de carbono a un ritmo que es un orden de magnitud mayor que el peor caso conocido, que es el de la extinción del Pérmico. No es tanto por la cantidad total de carbono de nuestras emisiones, sino por lo rápido que lo hacemos, en sólo un par se siglos. En la Naturaleza se necesitan miles de años de erupciones volcánicas y otros fenómenos para colocar la misma cantidad de este gas de efecto invernadero.
Estos investigadores se plantean si estamos al borde de una de esa disrupciones que provoque una extinción masiva. Rothman llega a la conclusión de que estamos al borde de tal umbral y que si lo sobrepasamos se producirá una súbita acidificación del mar que llevará a una extinción masiva como las del pasado.
«Una vez se cruza el umbral no importa cómo has llegado ahí. Una vez que lo sobrepasas estás enfrentándote a cómo la Tierra funciona y esta seguirá entonces su propio camino», dice Rothman.
En 2017 este investigador predijo, basándose en el ritmo de nuestras emisiones, que hacia finales de este siglo el planeta alcanzará el umbral crítico y se producirá la sexta extinción masiva.
En el último de sus artículos propone un modelo matemático simple que representa el ciclo del carbono terrestre y cómo se comporta el sistema oceánico terrestre si se cruza el umbral.
Cuando el dióxido de carbono se disuelve en el agua marina y esta se vuelve más ácida, además disminuye la concentración de iones de carbonato y, cuando este nivel cae por debajo de un valor, la conchas de carbonado se disuelven y los organismos que las hacen no pueden sobrevivir.
Las conchas marinas, además de proteger a la vida marina, proporcionan un efecto de lastre que facilita que ciertos organismos se puedan hundir hasta el fondo oceánico desde la superficie. Sin ese lastre no pueden realizar su vida normal.
Pero una menor cantidad de organismos calcificadores significa que se fija menos dióxido de carbono, por lo que se produce un fenómeno de retroalimetación en el que hay más dióxido de carbono disuelto que amplifica los daños.
Según su modelo, el ciclo del carbono tiende a ser estable, siempre y cuando los cambios no sobrepasen un valor umbral. Es decir, frente a pequeñas perturbaciones el sistema se comporta bien, retornado al valor de equilibrio. Pero si la tasa de cambio supera un umbral entonces todo el sistema se descontrola y hay un repunte brutal en el dióxido de carbono y acidificación que lleva al sistema fuera del equilibrio. Al final el sistema retorna al equilibrio, pero transcurridos decenas de miles de años.
Al parecer, los resultados de este modelo concuerdan con los datos del registro geológico y fósil.
Según el modelo se ve que las tasas de cambio altas nos acercan al valor umbral, pero la duración corta de las emisiones nos aleja. Si se aplica a la situación actual predice un cruce del valor umbral, esta vez causado por los humanos y no por el vulcanismo, lo que provocará una extinción masiva.
Básicamente, hasta ahora creíamos que nuestras emisiones de dióxido de carbono tendrían consecuencias que durarían varios milenios, pero, según este estudio, las consecuencias podrían ser mucho más dramáticas que lo que se había asumido. Si empujamos el ciclo del carbono más allá de un límite no podremos hacer ya absolutamente nada para evitar o remediar el desastre.
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Fuentes y referencias:
Artículo original. [2]
Foto: por lucosala, vía goodfreephotos.com