La antigua desaceleración de los océanos nos alerta de un futuro caos climático
La circulación oceánica permite un clima tolerable. Un estudio muestra que los episodios de calor extremo en el pasado de la Tierra causaron que disminuyera el intercambio de aguas desde la superficie marina hasta las profundidades de los océanos.
Por Jules Bernstein
La circulación termohalina puede alterarse por el cambio climático, la fusión de los glaciares y cambios en la salinidad y temperatura del agua. Alteraciones significativas en esta circulación podrían tener importantes implicaciones para el clima global. Imagen generada con DALL-E
Cuando se trata de responder a la cuestión de cuál es la reacción del océano al calentamiento global, no estamos en aguas completamente desconocidas. Un estudio de Universidad de California en Riverside (Estados Unidos) muestra que los episodios de calor extremo en el pasado de la Tierra se tradujo en una clara disminución del intercambio de aguas de la superficie a las profundidades del océano.
Este sistema ha sido descrito como la cinta transportadora global, porque redistribuye el calor por todo el mundo a través del movimiento de las aguas oceánicas, haciendo que grandes porciones del planeta sean habitables. También conocido como circulación termohalina, se rtata de un sistema de circulación oceánica a gran escala que abarca todo el planeta y que desempeña un papel crucial en la regulación del clima de la Tierra. Este sistema transporta calor y nutrientes a través de los océanos mediante un proceso impulsado por diferencias en la temperatura (termo) y la salinidad (halina) del agua, de ahí el nombre de termohalina.
Un enigma guardado en las conchas marinas durante 50 millones de años
El estudio, que se publica en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), demuestra cómo respondía la cinta transportadora hace unos 50 millones de años a partir de pequeñas conchas fosilizadas recuperadas de antiguos sedimentos marinos profundos. En aquella época, el clima de la Tierra se asemejaba a las condiciones previstas para finales de este siglo, si no se toman medidas significativas para reducir las emisiones de carbono causadas por las actividades humanas.
Los océanos desempeñan un papel crucial en la regulación del clima terrestre. Mueven el agua caliente desde el ecuador hacia los polos norte y sur, equilibrando así las temperaturas del planeta. Sin este sistema de circulación, los trópicos serían mucho más cálidos y los polos mucho más fríos. Las alteraciones de este sistema están vinculadas a cambios climáticos importantes y bruscos.
Circulación termohalina.
Además, los océanos desempeñan un papel fundamental en la eliminación antropogénica del dióxido de carbono de la atmósfera. "Los océanos son, con mucho, la mayor reserva permanente de carbono en la superficie de la Tierra en la actualidad —dice Sandra Kirtland Turner, vicepresidenta del Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias de la UCR y primera autora del estudio. Y añade —: Hoy en día, los océanos contienen casi 40 billones de toneladas de carbono, más de cuarenta veces la cantidad de carbono en la atmósfera. Los océanos también absorben alrededor de una cuarta parte de las emisiones antropogénicas de CO2".,
En palabras de Kirtland Turner, “si la circulación oceánica se ralentiza, la absorción de carbono en el océano también puede ralentizarse, amplificando la cantidad de CO2 que permanece en la atmósfera".
Estudios anteriores han medido los cambios en la circulación oceánica en el pasado geológico más reciente de la Tierra, como la salida de la última edad de hielo; sin embargo, no se aproximan a los niveles de dióxido de carbono atmosférico o calentamiento que están ocurriendo actualmente en el planeta. Otros estudios proporcionan la primera evidencia de que la circulación oceánica profunda, particularmente en el Atlántico Norte, ya está comenzando a disminuir.
Un viaje en el tiempo hasta el Eoceno
Para predecir mejor cómo responde la circulación oceánica al calentamiento global provocado por los gases de efecto invernadero, el equipo de investigación se remontó a principios del Eoceno, hace aproximadamente 49 y 53 millones de años. La Tierra entonces era mucho más cálida que hoy, y esa línea de base de altas temperaturas estaba marcada por picos de CO2 y temperatura llamados hipertérmicos.
Durante ese período, las profundidades oceánicas eran hasta 12 ºC más cálidas de lo que son hoy. Durante las hipertermias, los océanos se calentaron 3 ºC adicionales.
"Aunque se debate la causa exacta de los eventos hipertérmicos, y ocurrieron mucho antes de la existencia de los humanos, estos hipertérmicos son los mejores análogos que tenemos para el cambio climático futuro", explica Kirtland Turner.
Al analizar diminutas conchas fósiles de diferentes ubicaciones del fondo marino en todo el mundo, los investigadores reconstruyeron los patrones de circulación oceánica profunda durante estos eventos hipertérmicos. Las conchas provienen de microorganismos llamados foraminíferos, que se pueden encontrar viviendo en todos los océanos del mundo, tanto en la superficie como en el fondo marino. Tienen aproximadamente el tamaño de un punto al final de una oración.
Las conchas de los foraminíferos ayudaron a los científicos a reconstruir una imagen del movimiento oceánico durante el período Eoceno. Crédito: Marci Robinson, USGS
"A medida que las criaturas construyen sus caparazones, incorporan elementos de los océanos, y podemos medir las diferencias en la química de estos caparazones para reconstruir ampliamente la información sobre las temperaturas oceánicas antiguas y los patrones de circulación", comenta Kirtland Turner.
Las conchas están hechas de carbonato cálcico. Los isótopos de oxígeno presentes en el carbonato cálcico son indicadores de la temperatura del agua en la que crecieron los organismos y de la cantidad de hielo que había en el planeta en aquella época.
Los investigadores también examinaron los isótopos de carbono de las conchas, que reflejan la edad del agua donde se recogieron, o el tiempo que el agua ha estado aislada de la superficie del océano. De este modo, pueden reconstruir patrones de movimiento del agua oceánica profunda.
La fotosíntesis y los carbonos 13 y 14
Los foraminíferos no pueden realizar la fotosíntesis, pero sus conchas indican el impacto de la fotosíntesis de otros organismos cercanos, como el fitoplancton. "La fotosíntesis solo se produce en el océano superficial, por lo que el agua que ha estado recientemente en la superficie tiene una señal rica en carbono-13 que se refleja en las conchas cuando esa agua se hunde en el océano profundo", explica Kirtland Turner.
"Por el contrario, el agua que ha estado aislada de la superficie durante mucho tiempo ha acumulado relativamente más carbono-12 a medida que los restos de organismos fotosintéticos se hunden y se descomponen. Por lo tanto, el agua más vieja tiene relativamente más carbono-12 en comparación con el agua joven".
Los científicos a menudo hacen predicciones sobre la circulación oceánica hoy en día utilizando modelos climáticos computarizados. Utilizan estos modelos para responder a la pregunta: ¿cómo va a cambiar el océano a medida que el planeta siga calentándose?. De manera similar, este equipo utilizó modelos para simular la respuesta del océano antiguo al calentamiento. A continuación, utilizaron el análisis de la concha de los foraminíferos para ayudar a probar los resultados de sus modelos climáticos.
Sandra Kirtland Turner, de la Universidad de California en Riverside, con una muestra de sedimentos del núcleo oceánico. Cortesía: Integrated Ocean Drilling Program
Durante el Eoceno, había unas mil partes por millón (ppm) de dióxido de carbono en la atmósfera, lo que contribuyó a las altas temperaturas de aquella época. En la actualidad, la atmósfera contiene unas 425 ppm.
Sin embargo, los seres humanos emiten cada año cerca de 37.000 millones de toneladas de CO2 a la atmósfera; si continúan estos niveles de emisión, a finales de este siglo podrían darse condiciones similares a las del Eoceno temprano.
Por ello, Kirtland Turner sostiene que es imperativo hacer todo lo posible por reducir las emisiones.
"No es una situación de todo o nada", afirma esta oceanógrafa. Y concluye: "Cada pequeño cambio es importante en lo que respecta a las emisiones de carbono. Incluso pequeñas reducciones de CO2 se correlacionan con menos impactos, menos pérdida de vidas y menos cambios en el mundo natural". ◾️
Información facilitada por la Universidad de California en Riverside -Adaptación: Enrique Coperías / RexMolón Producciones
Fuente: Sandra Kirtland Turner, Andy Ridgwell, Allison L. Keller, Maximilian Vahlenkamp, Adam K. Aleksinski, Philip F. Sexton, Donald E. Penman, Pincelli M. Hull, Richard D. Norris. Sensitivity of ocean circulation to warming during the Early Eocene greenhouse. PNAS (2024). DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2311980121
