El termostato de la Tierra parece estar rompiéndose debido al cambio climático

Las rocas, la lluvia y el dióxido de carbono ayudaron a controlar el clima de la Tierra durante miles de años, tal como funciona un termostato, a través de un proceso llamado meteorización. Un nuevo estudio que acaba de publicarse en la revista Science, dirigido por científicos de la Universidad de Penn State, permite mejorar la comprensión de cómo responde este termostato a medida que cambian las temperaturas.

“La vida ha estado en este planeta durante miles de millones de años, por lo que sabemos que la temperatura de la Tierra se ha mantenido lo suficientemente constante como para que haya agua que permita hacer sustentable la vida —explicó Susan Brantley, profesora de la Universidad Evan Pugh y especialista de geociencias del laboratorio Barnes en Penn State—. La idea es que la meteorización de rocas de silicato es este termostato, pero nadie se ha puesto realmente de acuerdo sobre su sensibilidad a la temperatura”.

Debido a que muchos factores intervienen en la meteorización, ha sido un desafío usar solo los resultados de los experimentos de laboratorio para crear estimaciones globales de cómo la meteorización responde a los cambios de temperatura, explicaron los científicos en su nuevo documento. El equipo combinó mediciones de laboratorio y análisis de suelo de 45 sitios de todo el mundo y muchas cuencas hidrográficas para comprender mejor la meteorización de los principales tipos de rocas en la Tierra y utilizó esos hallazgos para crear una estimación global de cómo la misma responde a la temperatura.

La contaminación ambiental que provoca la actividad humana no colabora con la estabilización del clima (REUTERS/Kacper Pempel/File Photo)

“Cuando se hacen experimentos en el laboratorio en lugar de tomar muestras del suelo o de un río, se obtienen valores diferentes -comentó Brantley-. Entonces, lo que intentamos hacer en esta investigación es mirar a través de esas diferentes escalas espaciales y descubrir cómo podemos dar sentido a todos estos datos que los geoquímicos de todo el mundo han estado acumulando sobre la meteorización del planeta. Y este estudio es un modelo de cómo podemos hacer eso”. Un balance natural

La meteorización representa parte de un acto de equilibrio del dióxido de carbono en la atmósfera de la Tierra. Los volcanes han emitido grandes cantidades de dióxido de carbono a lo largo de la historia del planeta, pero en lugar de convertirlo en un invernadero, los gases se eliminan lentamente a través de la intemperie. La lluvia toma el dióxido de carbono de la atmósfera y crea un ácido débil que cae a la Tierra y desgasta las rocas de silicato de la superficie. Los subproductos son transportados por arroyos y ríos al océano, donde el carbono finalmente se almacena en rocas sedimentarias.

“Durante mucho tiempo se planteó la hipótesis de que el equilibrio entre el dióxido de carbono que ingresa a la atmósfera desde los volcanes y el que es extraído por la erosión durante millones de años mantiene la temperatura del planeta relativamente constante —afirmó Brantley—. La clave se puede detectar cuando hay más dióxido de carbono en la atmósfera y el planeta se calienta, la meteorización es más rápida y extrae más dióxido de carbono. Y cuando el planeta está más frío, la meteorización se ralentiza”.

Pero aún queda mucho por saber sobre cuán sensible es la meteorización a los cambios de temperatura, en parte debido a las largas escalas espaciales y temporales involucradas. “En un perfil de suelo, lo que se ve es una imagen donde el obturador de la cámara estuvo abierto, a veces, durante un millón de años: hay procesos integrados que ocurren durante ese lapso y lo que intentamos tratar de comparar eso con un experimento de dos años”, explicó Brantley.

Reconstrucción a partir de un modelo de la temperatura global desde 1970. Las distintas series y la media de los modelos están representadas en gris y negro, respectivamente, para compararlas con los registros de temperaturas observados por la NASA, la NOAA, HadCRUT, Cowtan and Way y Berkeley Earth (Carbon Brief)

La especialista dijo que el campo de la ciencia de la zona crítica, que examina los paisajes desde la vegetación más alta hasta el agua subterránea más profunda, ha ayudado a los científicos a comprender mejor las complejas interacciones que influyen en la meteorización. Por ejemplo, ahora saben que las rocas deben fracturarse para que el agua entre en las grietas y comience a descomponer los materiales. Para que eso suceda, la roca debe tener grandes superficies expuestas, y eso es menos probable que ocurra en regiones donde el suelo es más profundo. “Solo cuando comienzas a cruzar escalas espaciales y temporales, empiezas a ver lo que es realmente importante”, sostuvo Brantley.

“La superficie es realmente valiosa. Puede medir todas las constantes de velocidad para el análisis en el laboratorio, pero hasta que no pueda indicarme cómo se forma el área de superficie en el sistema natural, nunca podrá predecir el sistema real”, agregó. Los científicos informaron que las mediciones de sensibilidad a la temperatura en el laboratorio fueron más bajas que las estimaciones de los suelos y ríos en su estudio. Utilizando las observaciones del laboratorio y los sitios de campo, ampliaron sus hallazgos para estimar la dependencia de la temperatura global de la meteorización. Su modelo puede ser útil para comprender cómo responderá la meteorización al cambio climático futuro y para evaluar los intentos del hombre de aumentar la meteorización para extraer más dióxido de carbono de la atmósfera, como con la huella de carbono.

“Una idea ha sido mejorar la meteorización desenterrando muchas rocas, moliéndolas, transportándolas y colocándolas en los campos para permitir que se produzca la meteorización —explicó Brantley—. Y eso ya está funcionando. Pero se trata de un proceso muy lento”. Aunque el calentamiento puede acelerar la meteorización, sacar todo el dióxido de carbono de la atmósfera que los humanos han agregado podría llevar miles o cientos de miles de años, concluyeron los científicos. Otros investigadores de Penn State que participaron en el estudio fueron Andrew Shaughnessy, candidato a doctorado en el Departamento de Geociencias, y Marina Lebedeva y Victor Balashov, ambos científicos principales del Earth and Environmental Systems Institute.