Revelan el mecanismo detrás de los cambios climáticos abruptos que marcaron el pasado de la Tierra

Durante millones de años, la Tierra atravesó episodios de enfriamiento y calentamiento extremo que transformaron por completo su paisaje y la vida que alberga.

En ese sentido, un estudio publicado en la revista Science identificó cómo el clima terrestre puede presentar inestabilidades pronunciadas debido a la interacción de procesos geológicos y ciclos de carbono, incluso en respuesta a grandes perturbaciones como el aumento masivo de dióxido de carbono en la atmósfera.

La investigación fue realizada por científicos de la Universidad de California, Riverside, Dominik Hülse y Andy Ridgwell.

El efecto dominó en el clima terrestre: claves del nuevo descubrimiento

Según el estudio, la visión tradicional sostiene que la lluvia y el paso del tiempo desgastan rocas en la superficie terrestre, en un proceso llamado meteorización de rocas silicatadas. Este mecanismo ayuda a eliminar dióxido de carbono (CO₂) de la atmósfera porque se disuelve en el agua de lluvia, reacciona con los minerales de las rocas y forma compuestos que luego son arrastrados hacia el océano.

De esta manera, el carbono queda atrapado en el fondo marino durante millones de años. Gracias a este proceso lento y constante, el clima se mantiene estable, como si fuera un termostato natural. Sin embargo, los autores advierten que este mecanismo no basta para explicar por qué la Tierra vivió periodos en los que quedó completamente cubierta de hielo, episodios conocidos como “Tierra bola de nieve”.

El trabajo afirma que “el termostato de meteorización de silicatos puede verse superado por el termostato de enterramiento de carbono orgánico, que entonces domina la regulación climática a largo plazo”.

Esto significa que, cuando el dióxido de carbono en la atmósfera aumenta y suben las temperaturas, el ciclo de nutrientes en el océano también se altera: más elementos como el fósforo llegan al mar, alimentan el crecimiento del plancton y, al morir estos organismos, el carbono que absorbieron queda atrapado en los sedimentos marinos.

El modelo de simulaciones desarrollado muestra que, ante un aumento inicial de CO₂ y un episodio de calentamiento global, aumenta la meteorización de las rocas y la disponibilidad de nutrientes marinos, lo que refuerza el proceso de enterramiento de carbono orgánico. Esto induce una reducción del oxígeno disuelto en el océano, lo que favorece un reciclaje más eficiente del fósforo y un aumento de la productividad marina. El ciclo resulta en la liberación masiva de nutrientes, mayor crecimiento de fitoplancton y un mayor secuestro de carbono en los sedimentos oceánicos.

El modelo computacional muestra que el ciclo de retroalimentación no estabiliza el clima de forma progresiva, sino que puede generar un enfriamiento mucho más intenso que la temperatura inicial. Esta dinámica, basada en el enterramiento masivo de carbono orgánico, puede llevar a la aparición de glaciaciones extremas, como se observa en los registros geológicos.

El científico Andy Ridgwell explicita la analogía: “Nuestro estudio sugiere que el termostato de la Tierra no está roto, pero puede estar en una habitación distinta del aire acondicionado, lo que hace que su desempeño sea irregular”. Así, condiciones de bajo oxígeno atmosférico durante el pasado geológico habrían hecho mucho más errático este “termostato”, lo que provocó glaciaciones extremas.

Cómo los científicos reconstruyeron el pasado climático del planeta

Para analizar las interacciones entre el carbono y los procesos geológicos, los autores utilizaron un modelo global del ciclo del carbono basado en la circulación oceánica, extendido para incluir los principales procesos orgánicos geológicos. Este modelo simula “la liberación de CO₂ por la meteorización de kerógeno (una mezcla natural de compuestos orgánicos presente en algunos tipos de rocas sedimentarias) en tierra y su remoción mediante el enterramiento de carbono orgánico en sedimentos marinos”, y también considera “las fuentes y sumideros principales de fósforo” que regulan los nutrientes disponibles para el fitoplancton.

Además, considera escalas de tiempo de cientos de miles de años, lo que permite observar los mecanismos que actúan sobre el clima en esas dimensiones. Los experimentos incluyeron escenarios con liberaciones súbitas de CO₂ y analizaron cómo responden los ciclos de carbono y fósforo, así como los efectos sobre la productividad en el mar y los niveles de oxígeno en los océanos.

Los autores identificaron que la magnitud del “sobreenfriamiento” depende del estado de base de los ciclos de carbono y fósforo. El resultado más marcado ocurre con niveles de oxígeno atmosférico sesenta por ciento menores a los actuales. En esos casos, “el descenso en la temperatura puede superar los 6 °C, una variación mayor que la diferencia global observada entre la actualidad y el Último Máximo Glacial”.

Proyecciones, desafíos y oportunidades a partir de los hallazgos

El estudio aporta un marco conceptual para entender los extremos climáticos del pasado y anticipar posibles escenarios futuros de inestabilidad. La investigación permite explicar por qué los ciclos biogeoquímicos pueden generar respuestas climáticas excesivas y desencadenar glaciaciones, en lugar de estabilizar suavemente la temperatura planetaria.

Ridgwell señala que si bien el modelo sugiere un potencial “sobreenfriamiento” tras un gran calentamiento, la probabilidad de que el proceso actual de aumento de CO₂ inducido por actividades humanas detone una nueva glaciación es baja en el corto plazo, dado que hoy la atmósfera contiene más oxígeno que en el pasado geológico remoto. “Necesitamos enfocarnos ahora en limitar el calentamiento actual. Que la Tierra eventualmente se enfríe de nuevo, por más errático que sea, no ocurrirá lo suficientemente rápido como para ayudarnos en esta vida”, concluyó.