La manera en que se mueve la superficie de la Tierra tiene un impacto mayor en el cambio climático de lo que creíamos

Nuestro planeta ha experimentado cambios dramáticos en el clima a lo largo de su historia, oscilando entre periodos de congelación y estados cálidos “de efecto invernadero”.

Los científicos han vinculado desde hace tiempo estos cambios climáticos a las fluctuaciones del dióxido de carbono atmosférico. Sin embargo, nuevas investigaciones revelan que el origen de este carbono, y las fuerzas que lo impulsan, son mucho más complejas de lo que se creía.

De hecho, la manera en que las placas tectónicas se mueven sobre la superficie terrestre desempeña un papel fundamental, hasta ahora subestimado, en el clima. El carbono no solo emerge donde se encuentran las placas tectónicas. Los lugares donde estas se separan también son significativos.

Nuestro nuevo estudio, publicado hoy en la revista Communications, Earth and Environment, arroja luz sobre cómo exactamente la tectónica de placas de la Tierra ha ayudado a dar forma al clima global durante los últimos 540 millones de años.

Mirar profundamente dentro del ciclo del carbono

En los límites donde convergen las placas tectónicas de la Tierra, se forman cadenas de volcanes conocidas como arcos volcánicos. El derretimiento asociado con estos volcanes libera el carbono atrapado en las rocas durante miles de años, llevándolo a la superficie terrestre.

Históricamente, se ha pensado que estos arcos volcánicos eran los principales culpables de inyectar dióxido de carbono a la atmósfera.

Nuestros hallazgos desafían esa perspectiva. En cambio, sugerimos que las dorsales oceánicas y las fallas continentales —lugares donde las placas tectónicas se separan— han desempeñado un papel mucho más importante en el impulso de los ciclos del carbono de la Tierra a lo largo del tiempo geológico.

Esto se debe a que los océanos del mundo capturan grandes cantidades de dióxido de carbono de la atmósfera. Almacenan la mayor parte en rocas ricas en carbono del fondo marino. A lo largo de miles de años, este proceso puede producir cientos de metros de sedimentos ricos en carbono en el fondo del océano.

A medida que estas rocas se desplazan por la Tierra, impulsadas por las placas tectónicas, pueden llegar a intersecar zonas de subducción —lugares donde convergen las placas tectónicas—. Esto libera su carga de dióxido de carbono a la atmósfera.

Esto se conoce como el “ciclo profundo del carbono“. Para rastrear el flujo de carbono entre el interior fundido de la Tierra, las placas oceánicas y la atmósfera, podemos utilizar modelos informáticos que muestran cómo han migrado las placas tectónicas a lo largo del tiempo geológico.

Lo que descubrimos

Utilizando modelos informáticos para reconstruir cómo la Tierra mueve el carbono almacenado en las placas tectónicas, pudimos predecir los principales climas de efecto invernadero y de congelación durante los últimos 540 millones de años.

Durante los periodos de efecto invernadero, cuando la Tierra era más cálida, se liberaba más carbono del que quedaba atrapado en las rocas que lo contenían. En cambio, durante los climas de invernadero, predominaba el secuestro de carbono en los océanos de la Tierra, lo que reducía los niveles de dióxido de carbono atmosférico y desencadenaba el enfriamiento.

Una de las conclusiones clave de nuestro estudio es el papel crucial de los sedimentos de las profundidades marinas en la regulación del dióxido de carbono atmosférico. A medida que las placas tectónicas terrestres se desplazan lentamente, transportan sedimentos ricos en carbono, que finalmente regresan al interior de la Tierra mediante un proceso conocido como subducción.

Demostramos que este proceso es un factor importante a la hora de determinar si la Tierra se encuentra en un estado de invernadero o de invernadero.

Cuánto carbono se recicla en el manto terrestre en las zonas de subducción —azules— en comparación con cuánto se libera a través de los arcos volcánicos y las dorsales oceánicas —naranjas— durante los últimos 540 millones de años. Las plataformas carbonatadas —grandes acumulaciones de rocas carbonatadas— se indican mediante polígonos verdes: el verde claro indica plataformas activas y el verde oscuro, plataformas más antiguas e inactivas.

Un cambio en la comprensión del papel de los arcos volcánicos

Históricamente, el carbono emitido por los arcos volcánicos ha sido considerado una de las mayores fuentes de dióxido de carbono atmosférico.

Sin embargo, este proceso solo se volvió dominante en los últimos 120 millones de años gracias a los calcificadores planctónicos. Estas pequeñas criaturas oceánicas pertenecen a una familia de fitoplancton cuya principal función reside en convertir el carbono disuelto en calcita. Son responsables de secuestrar grandes cantidades de carbono atmosférico en sedimentos ricos en carbono que se depositan en el fondo marino.

Los calcificadores planctónicos evolucionaron hace apenas unos 200 millones de años y se extendieron por los océanos del mundo hace unos 150 millones de años. Por lo tanto, la alta proporción de carbono arrojado a la atmósfera a lo largo de los arcos volcánicos en los últimos 120 millones de años se debe principalmente a los sedimentos ricos en carbono que crearon estas criaturas.

Antes de esto, descubrimos que las emisiones de carbono de las dorsales oceánicas y las grietas continentales —regiones donde divergen las placas tectónicas— en realidad contribuían de manera más significativa al dióxido de carbono atmosférico.

Una nueva perspectiva para el futuro

Nuestros hallazgos ofrecen una nueva perspectiva sobre cómo los procesos tectónicos de la Tierra han moldeado, y seguirán moldeando, nuestro clima.

Estos resultados sugieren que el clima de la Tierra no se debe únicamente al carbono atmosférico, sino que se ve influenciado por el complejo equilibrio entre las emisiones de carbono de la superficie terrestre y cómo estas quedan atrapadas en los sedimentos del fondo marino.

Este estudio también proporciona información crucial para los modelos climáticos futuros, especialmente en el contexto de las preocupaciones actuales por el aumento de los niveles de dióxido de carbono.

Ahora sabemos que el ciclo natural del carbono de la Tierra, influenciado por las placas tectónicas móviles bajo nuestros pies, juega un papel vital en la regulación del clima del planeta.

Comprender esta perspectiva temporal profunda puede ayudarnos a predecir mejor los escenarios climáticos futuros y los efectos actuales de la actividad humana.

Ben Mather es becario de carrera temprana de ARC en la Facultad de Geografía, Ciencias de la Tierra y Atmosféricas en la Universidad de Melbourne.

Adriana Dutkiewicz es futura becaria ARC en Sedimentología en la Universidad de Sídney.

Dietmar Müller es profesor de Geofísica en la Universidad de Sídney.

Sabin Zahirović es becario ARC DECRA en la Facultad de Geociencias de la Universidad de Sídney.

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation.