Río ardiente en Kamchatka, Rusia.
Extensas cadenas de volcanes han sido responsables tanto de emitir como de eliminar dióxido de carbono atmosférico (CO2), estabilizando las temperaturas en la superficie de la Tierra.
Un equipo de investigación internacional exploró el impacto combinado de los procesos en la Tierra, los océanos y la atmósfera durante los últimos 400 millones de años. Sus hallazgos se publican en la revista Geoscience naturaleza.
Los investigadores incluyeron científicos de la Universidad de Leeds, la Universidad de Southampton, la Universidad de Sydney, Universidad Nacional de Australia (ANU) y la Universidad de Ottawa.
El coautor, el Dr. Andrew Merdith, de la Escuela de la Tierra y el Medio Ambiente de Leeds, dijo: “El trabajo subestima la importancia de la conectividad y la dependencia entre los diferentes sistemas de la Tierra, cada uno de los cuales ocurre en diferentes escalas en el tiempo y el espacio.
"Desafortunadamente, la conectividad y la respuesta entre los diferentes sistemas no es necesariamente instantánea, y los efectos pueden retrasar sus procesos por millones de años".
Los arcos volcánicos continentales como este en Kamchatka, Rusia, se desgastan rápidamente, lo que impulsa la eliminación de CO2 de la atmósfera a lo largo del tiempo geológico. Crédito: Tom Gernon, Universidad de Southampton
Bloqueo de CO2
La descomposición y disolución natural de las rocas en la superficie de la Tierra se denomina meteorización química.
El proceso es de vital importancia porque los productos de la meteorización (elementos como el calcio y el magnesio) se descargan a través de los ríos hacia los océanos, donde forman minerales que retienen el CO2.
Este mecanismo de retroalimentación regula los niveles de CO2 atmosférico y, a su vez, el clima global, a lo largo del tiempo geológico.
El autor principal del informe es el Dr. Tom Gernon, profesor asociado de Ciencias de la Tierra en la Universidad de Southampton y miembro del Instituto Turing.
Él dijo: “En este sentido, la meteorización de la superficie de la Tierra sirve como un termostato geológico.
“Pero los controles subyacentes han resultado difíciles de determinar debido a la complejidad del sistema terrestre”.
"Comprender la influencia relativa de procesos específicos dentro de la respuesta del sistema terrestre ha sido, por lo tanto, un problema insoluble".
Para desentrañar la complejidad, el equipo construyó una nueva "red terrestre", incorporando algoritmos de aprendizaje automático y reconstrucciones de placas tectónicas de última generación.
Esto les permitió identificar las interacciones dominantes dentro del sistema de la Tierra y cómo evolucionaron a lo largo del tiempo.
El equipo encontró que los arcos volcánicos continentales fueron el impulsor más importante de la intensidad de la meteorización en los últimos 400 millones de años.
cadenas de volcanes
Hoy en día, los arcos continentales comprenden cadenas de volcanes en, por ejemplo, los Andes en América del Sur y las Cascadas en los EE. UU.
Estos volcanes son algunas de las características de erosión más altas y más rápidas de la Tierra.
Debido a que las rocas volcánicas están fragmentadas y son químicamente reactivas, se erosionan rápidamente y se descargan en los océanos.
El Dr. Merdith de Leeds agregó: “Las reconstrucciones de placas tectónicas, que describen la posición y el movimiento de las placas tectónicas de la Tierra a través del tiempo, proporcionaron una base dentro de la cual no solo se pudo realizar nuestro análisis, sino que también tuvo sentido.
"Esto se debe a que podemos extraer y aproximar una serie de parámetros tectónicos, como la desgasificación volcánica a lo largo de los arcos, así como el almacenamiento de carbono en los océanos a través de la alteración de la nueva corteza oceánica en las dorsales oceánicas".
Martin Palmer, profesor de geoquímica en la Universidad de Southampton y coautor del estudio, dijo: “Es un acto de equilibrio. Por un lado, estos volcanes expulsaron grandes cantidades de CO2 que aumentaron los niveles de CO2 atmosférico.
“Por otro lado, estos mismos volcanes ayudaron a eliminar ese carbono a través de reacciones de meteorización rápida”.
El estudio arroja dudas sobre un concepto de larga data de que la estabilidad climática de la Tierra durante decenas a cientos de millones de años refleja un equilibrio entre la erosión del fondo marino y los interiores continentales.
Tira y afloja geológico
El autor principal, el Dr. Gernon, agregó: “La idea de un tira y afloja geológico entre las masas de tierra y el fondo marino como un impulsor dominante de la erosión de la superficie de la Tierra no está respaldada por los datos.
“Desafortunadamente, los resultados no significan que la naturaleza nos salvará del cambio climático.
“Hoy, los niveles atmosféricos de CO2 son más altos que en cualquier otro momento de los últimos tres millones de años, y las emisiones provocadas por el hombre son unas 150 veces mayores que las emisiones volcánicas de CO2.
“Los arcos continentales que parecen haber salvado el planeta en el pasado remoto simplemente no están presentes en la escala necesaria para ayudar a contrarrestar las emisiones de CO2 actuales”.
Pero los hallazgos del equipo aún brindan información crítica sobre cómo la sociedad podría manejar la crisis climática actual.
La meteorización de rocas mejorada artificialmente, donde las rocas se pulverizan y se esparcen por la tierra para acelerar las tasas de reacción química, podría desempeñar un papel clave en la eliminación segura de CO2 de la atmósfera.
Los hallazgos del equipo sugieren que tales esquemas pueden implementarse de manera óptima mediante el uso de materiales volcánicos calcoalcalinos (aquellos que contienen calcio, potasio y sodio), como los que se encuentran en los entornos del arco continental.
El Dr. Gernon agregó: “Esta no es de ninguna manera una solución milagrosa para la crisis climática: necesitamos con urgencia reducir las emisiones de CO2 en línea con las vías de mitigación del IPCC, punto final.
"Nuestra evaluación de las reacciones de meteorización en escalas de tiempo prolongadas puede ayudar a diseñar y evaluar esquemas de meteorización mejorados a gran escala, que es solo uno de los pasos necesarios para contrarrestar el cambio climático global".
Para obtener más información sobre esta investigación, consulte Los volcanes actúan como una válvula de seguridad para el clima a largo plazo de la Tierra: estabilizan las temperaturas de la superficie.
Referencia: “Meteorización química global dominada por arcos continentales desde mediados del Paleozoico” por Thomas M. Gernon, Thea K. Hincks, Andrew S. Merdith, Eelco J. Rohling, Martin R. Palmer, Gavin L. Foster, Clément P. Bataille y R. Dietmar Müller, 23 de agosto de 2021, Nature Geoscience.
DOI: 10.1038/s41561-021-00806-0
