Aunque la radiación solar era relativamente baja, la temperatura en la joven Tierra era cálida. Un equipo internacional de geocientíficos ha encontrado pistas importantes de que los altos niveles de dióxido de carbono en la atmósfera fueron los responsables de estas altas temperaturas. Solo se enfrió con el comienzo de la tectónica de placas, ya que el CO2 fue capturado y almacenado gradualmente en los continentes emergentes.
CO atmosférico muy alto2 Los niveles pueden explicar las altas temperaturas en la aún joven Tierra hace tres o cuatro mil millones de años. En ese momento, nuestro Sol brillaba con solo del 70 al 80 por ciento de su intensidad actual. Sin embargo, el clima en la joven Tierra aparentemente era bastante cálido porque apenas había hielo glacial. Este fenómeno se conoce como la 'paradoja del Sol joven y débil'. Sin un gas de efecto invernadero efectivo, la joven Tierra se habría congelado en un trozo de hielo. Ya sea CO2, metano o un gas de efecto invernadero completamente diferente calentado en el planeta Tierra es un tema de debate entre los científicos.
Una nueva investigación del Dr. Daniel Herwartz de la Universidad de Colonia, el Profesor Dr. Andreas Pack de la Universidad de Göttingen y el Profesor Dr. Thorsten Nagel de la Universidad de Aarhus (Dinamarca) sugiere ahora que niveles altos de CO2 los niveles son una explicación plausible. Esto también resolvería otro problema geocientífico: las temperaturas del océano que aparentemente eran demasiado altas. El estudio ha aparecido ahora en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias.
Una cuestión muy debatida en las ciencias de la tierra se refiere a las temperaturas de los primeros océanos. Hay evidencia de que estaban muy calientes. Las mediciones de isótopos de oxígeno en rocas calizas o silíceas muy antiguas, que sirven como geotermómetros, indican temperaturas del agua de mar superiores a 70°C. Las temperaturas más bajas solo habrían sido posibles si el agua de mar hubiera cambiado su composición de isótopos de oxígeno. Sin embargo, esto se consideró poco probable durante mucho tiempo.
Los modelos del nuevo estudio muestran que niveles elevados de CO2 los niveles en la atmósfera pueden dar una explicación, ya que también habrían provocado un cambio en la composición del océano. “Alto CO2 Los niveles explicarían así dos fenómenos a la vez: primero, el clima cálido en la Tierra, y segundo, por qué los geotermómetros parecen mostrar agua de mar caliente. Teniendo en cuenta la diferente proporción de isótopos de oxígeno del agua de mar, llegaríamos a temperaturas cercanas a los 40°C”, dijo Daniel Herwartz de la Universidad de Colonia.
Es concebible que también hubiera mucho metano en la atmósfera. Pero eso no habría tenido ningún efecto sobre la composición del océano. Por lo tanto, no explicaría por qué el geotermómetro de oxígeno indica temperaturas demasiado altas. “Ambos fenómenos solo pueden explicarse por los altos niveles de CO2”, agregó Herwartz. Los autores estiman la cantidad total de CO2 haber totalizado aproximadamente una barra. Eso sería como si toda la atmósfera actual consistiera en CO2.
“Hoy, CO2 es sólo un gas traza en la atmósfera. Comparado con eso, una barra suena como una cantidad absurdamente grande. Sin embargo, mirando a nuestro planeta hermano Venus con sus aproximadamente 90 bar de CO2 pone las cosas en perspectiva”, explicó Andreas Pack de la Universidad de Göttingen.
En la Tierra, Colorado2 finalmente se eliminó de la atmósfera y el océano y se almacenó en forma de carbón, petróleo, gas y lutitas negras, así como en piedra caliza. Estos reservorios de carbono se encuentran principalmente en los continentes. Sin embargo, la joven Tierra estaba cubierta en gran parte por océanos y apenas había continentes, por lo que la capacidad de almacenamiento de carbono era limitada.
“Eso también explica el enorme CO2 niveles de la joven Tierra desde la perspectiva actual. Después de todo, hace aproximadamente tres mil millones de años, la tectónica de placas y el desarrollo de masas de tierra en las que el carbono podría almacenarse durante un largo período de tiempo estaba acelerando”, explicó Thorsten Nagel de Universidad de Aarhus.
Para el ciclo del carbono, el inicio de la tectónica de placas cambió todo. Grandes masas de tierra con montañas proporcionaron una meteorización de silicatos más rápida, que convirtió el CO2 en piedra caliza. Además, el carbono quedó efectivamente atrapado en el manto de la Tierra a medida que se subducían las placas oceánicas. La tectónica de placas hizo que el CO2 el contenido de la atmósfera descienda bruscamente. Las edades de hielo repetidas muestran que se volvió significativamente más frío en la Tierra.
“Estudios anteriores ya habían indicado que los contenidos de piedra caliza en los basaltos antiguos apuntan a una fuerte caída en el CO atmosférico.2 niveles Esto encaja bien con un aumento en los isótopos de oxígeno al mismo tiempo. Todo indica que el CO atmosférico2 el contenido disminuyó rápidamente después del inicio de la tectónica de placas”, concluyó Daniel Herwartz. Sin embargo, en este contexto, 'rápidamente' se refiere a varios cientos de millones de años.
Referencia: “A CO2 invernadero calentó eficientemente la Tierra primitiva y disminuyó el agua de mar 18O/16O antes del inicio de la tectónica de placas” por Daniel Herwartz, Andreas Pack y Thorsten J. Nagel, 1 de junio de 2021, Actas de la Academia Nacional de Ciencias.
DOI: 10.1073 / pnas.2023617118
