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Máximo térmico del Paleoceno-Eoceno

Abril 24, 2022

El máximo térmico del Paleoceno-Eoceno (MTPE, PETM en inglés), llamado también máximo térmico del Eoceno Inicial, o máximo térmico del Paleoceno Superior,[1]​ fue un brusco cambio climático que marcó el fin del Paleoceno y el inicio del Eoceno, hace 55,8 millones de años. Se trata de uno de los períodos de cambio climático más significativos de la era Cenozoica, que alteró la circulación oceánica y la atmosférica, provocando la extinción de multitud de géneros de foraminíferos bentónicos, y causando grandes cambios en los mamíferos terrestres que marcaron la aparición de los linajes actuales.

La gráfica muestra la evolución del clima durante los últimos sesenta y cinco millones de años. El máximo térmico del Paleoceno-Eoceno está resaltado en rojo y probablemente se encuentra subestimado en un factor de entre 2 y 4 a causa de una estimación imprecisa en el muestreo de datos.

En apenas 20 000 años, la temperatura media terrestre aumentó en 6 °C, con un correspondiente aumento del nivel del mar, así como un calentamiento de los océanos.[2]​ A pesar de que el calentamiento pudo desencadenarse por multitud de causas, se cree que las principales fueron la intensa actividad volcánica y la liberación del metano que se encontraba almacenado en los clatratos de los sedimentos oceánicos, que liberó a la atmósfera grandes cantidades de carbono empobrecido en el isótopo carbono-13. Además, las concentraciones atmosféricas de CO2 aumentaron de forma significativa, perturbando su ciclo y causando la elevación de la lisoclina. La disminución del oxígeno disuelto en el agua marina, a la postre, provocó la mayoría de las extinciones marinas.

Escenario

Nombre

En un primer momento, y a falta de dataciones precisas, el MTPE se ubicó a finales del Paleoceno,[3]​ denominándose Máximo Térmico del Paleoceno Superior (LPTM en inglés).[1]​[4]​[5]​[6]​ Sin embargo, posteriormente, el nombre que adoptaron la mayoría de los textos fue el de Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno, ya que el límite entre ambas épocas fue definido oficialmente coincidiendo con el instante de mayor aumento de carbono-12, siendo este hecho la causa del suceso climático en cuestión.[7]​[8]​ No obstante, en otras publicaciones creen más conveniente utilizar el nombre de Máximo Térmico del Eoceno Inicial, ya que las temperaturas máximas absolutas se alcanzan al inicio de este período, con posterioridad a la liberación de carbono-12 a la atmósfera.[9]​[10]​[11]​

Escenario temporal

Teniendo en cuenta las incertidumbres en la datación radiométrica, el máximo térmico del Paleoceno-Eoceno tuvo lugar entre 55,8 y 55,0 millones de años antes de nuestra era.[8]​[12]​[13]​[14]​[15]​[16]​ Duró aproximadamente 20 000 años, y vino precedido de un período más amplio de seis millones de años de calentamiento global gradual que se inició a mediados del Paleoceno,[17]​ y llegó a su máxima expresión en el denominado «Óptimo Climático del Eoceno» (varios millones de años después del MTPE). Sin embargo, durante este período, existieron también varios eventos de enfriamiento, como el evento Elmo (en:Eocene Thermal Maximum 2). Durante los primeros 10 000 años del MTPE, se estima que fueron liberadas en los océanos y en la atmósfera entre 1500 y 2000 gigatoneladas de carbono (–2 Gt/año),[18]​ tasa de emisión cuatro veces menor que la emitida en 2005 por la actividad humana (7,8 Gt/año).[19]​

Distribución de masas oceánicas y continentales

Durante el Eoceno, la situación de las tierras emergidas era distinta a la actual, debido a la deriva de los continentes. El istmo de Panamá no actuaba aún de puente entre América del Norte y América del Sur, por lo que existía una comunicación entre el océano Atlántico y el Pacífico. Por otra parte, el mar de Hoces se obstruyó, impidiendo el aislamiento térmico de la Antártida. Este hecho, junto con los altos niveles de CO2, sugiere que el planeta carecía de hielo, por aquel entonces, casi en su totalidad.[17]​

Evidencias y cronología

La prueba más sólida para ratificar la existencia del cambio climático es proporcionada por la variación negativa en el registro del carbono-13, el isótopo más común del carbono, con una excursión negativa, súbita y pronunciada de entre –2 ‰ y –3 ‰.[13]​ Esta inyección masiva de carbono empobrecido en carbono-13 implica la liberación de grandes cantidades de carbono-12, como mínimo 6800 gigatoneladas sobre la atmósfera y los océanos durante los 20 000 años que se prolongó.[20]​

La cronología de la disminución relativa de carbono-13 en el MTPE se ha calculado de dos maneras distintas, complementarias entre sí. La más importante de ellas es la ODP Core 690 (realizada en el mar de Weddell), pues el período está casi exclusivamente basado en este registro, aunque inicialmente fue calculado mediante una aproximación tomando en cuenta una tasa constante de sedimentación.[21]​ Más tarde surgió otro modelo distinto, asumiendo que el flujo del helio-3 es constante, pues este isótopo del helio es producido por el Sol constantemente, y no hay razones para creer que se produjeran grandes cambios en las fluctuaciones del viento solar durante aquel breve período.[22]​ Ambos modelos tienen sus carencias, pero coinciden en las cuestiones más importantes. Entre los puntos en los que coinciden, cabe destacar que ambos están de acuerdo en que la liberación del carbono se produjo en dos etapas, cada una con una duración aproximada de 1000 años, separadas por un período de unos 20 000 años. Los modelos divergen, sobre todo, en las estimaciones del tiempo de recuperación, que oscilan entre los 150 000 para el primero,[21]​ y 30 000 años para el segundo modelo.[22]​ Otras teorías sugieren que el calentamiento tuvo lugar 3000 años antes de la liberación del carbono-12, aunque las causas iniciales continúan siendo inciertas.[23]​ Se han realizado estudios en el Pirineo español que confirman el aumento de CO2 durante el MTPE.[24]​

Efectos

Clima

 
Gráfico que muestra el registro de temperaturas del fondo oceánico. El máximo térmico del Paleoceno-Eoceno está representado mediante las siglas MTPE.

La temperatura media del planeta aumentó en 6 °C de forma drástica, en un período de apenas 20 000 años. Este cálculo se basa en los valores de magnesio/calcio y en la concentración del isótopo oxígeno-18, que es el recurso más utilizado para calcular temperaturas en el Eoceno, ya que debido al escaso hielo los cálculos ganan en seguridad, al permanecer constante la concentración de oxígeno-18 oceánico.[25]​ Otros análisis, centrados en la composición de la flora, así como de la forma y tamaño de sus hojas, arrojan un resultado similar: aumento de 5 °C, además de revelar que, al inicio del MTPE, las precipitaciones fueron escasas pero que, con el tiempo, fueron aumentando progresivamente.[26]​ Debido al ascenso de las temperaturas, los escasos hielos comenzaron a derretirse, provocando la reducción del albedo, lo que a su vez produjo un ascenso de las temperaturas en un proceso de retroalimentación positiva. Esto causó que el incremento de temperatura fuera mayor en los polos, alcanzando temperaturas medias anuales de entre 10 y 20 °C.[27]​ El calentamiento del agua de la superficie del océano Ártico fue tal, que llegó a albergar formas de vida propias de los trópicos, como los dinoflagelados, alcanzando temperaturas mayores de 22 °C.[28]​

No solo aumentó la temperatura, sino que también lo hizo la humedad, debido al incremento de la tasa de evaporación, más acusada en los trópicos. Un isótopo del hidrógeno, el deuterio (2H), revela que esta humedad fue transportada hacia los polos, explicando así las intensas lluvias que tuvieron lugar en el océano Ártico.[29]​

Océanos

Debido al escaso hielo, el nivel del mar ascendió significativamente debido al incremento de la temperatura. Prueba de ello es el desplazamiento de los palinomorfos (partículas del tamaño de un grano de polen) del océano Ártico, que reflejan una disminución de la materia orgánica terrestre en comparación con la materia orgánica marina.[28]​

A comienzos del MTPE, el patrón de la circulación oceánica cambió radicalmente en un período inferior a 5000 años. La dirección de la circulación se revirtió, causando por ejemplo que en el océano Atlántico la corriente del fondo fluyera desde el norte hacia el sur, cuando siempre había ocurrido a la inversa. Estos efectos perduraron, al menos, 40 000 años. Este cambio en el flujo de agua caliente a las profundidades oceánicas agravó el calentamiento. La composición química de los océanos también se vio alterada enormemente.[30]​

En varias partes de la mayoría de los océanos, especialmente en el norte del océano Atlántico, la bioturbación (la reexposición de material, generalmente tóxico, que se encuentra almacenado bajo los sedimentos) resultaba casi inexistente. Esto podría deberse al cambio de la circulación oceánica, que causó que el fondo oceánico aumentase su temperatura, y con ello que apenas albergara oxígeno (anoxia). Sin embargo, en algunos lugares de los océanos la bioturbación no cesó.[31]​

Otro efecto del MTPE sobre el medio oceánico fue la elevación del límite de la lisoclina.[32]​ La lisoclina indica la profundidad a la cual se disuelve espontáneamente el carbonato en los océanos. Hoy en día, dicho límite se encuentra a 4 km por debajo de la superficie oceánica, cifra muy similar a la media de profundidad de los océanos. Esta profundidad depende, entre otros factores, de la temperatura y de la cantidad de CO2 disuelto, por lo que ambos factores elevaron la lisoclina cada vez más hacia la superficie oceánica, provocando la disolución de los carbonatos de las aguas profundas.[33]​ Esta acidificación de las aguas profundas se puede observar en los estratos del suelo oceánico (si la bioturbación no ha sido especialmente activa, ya que en ese caso las pruebas se destruirían), pues muestra un cambio bastante acusado, pasando desde carbonatos con un color grisáceo, a carbonatos rojizos y arcillosos, para después volver de nuevo a los grisáceos.[34]​ Estas evidencias se muestran mucho más claras en el norte del océano Atlántico que en cualquier otro, de lo que se deduce que la acidificación fue mucho más acusada allí. En algunas zonas del sureste del Atlántico la lisoclina llegó a elevarse 2 km en tan solo unos miles de años.[31]​

Flora y fauna

 
Vista al microscopio del foraminífero bentónico Ammonia tepida. Este grupo de organismos fue perjudicado durante el máximo térmico del Paleoceno-Eoceno.

El MTPE produjo la extinción del 35-50 % de los foraminíferos bentónicos en un lapso de 1000 años, porcentaje más elevado que en la extinción masiva del Cretácico-Terciario acontecida unos 10 millones de años antes. En contraposición, los foraminíferos planctónicos se diversificaron, y los dinoflagelados y mamíferos prosperaron. También cabe destacar el auge de las bacterias.[23]​

Es difícil dar una explicación de las extinciones de los organismos del fondo marino, ya que muchas de ellas fueron solamente regionales, afectando principalmente a aquellos distribuidos al norte del océano Atlántico. Esto significa que, al contrario que la temperatura, no se pueden formular hipótesis generales de la reducción del oxígeno, o de la corrosividad del carbono debido a los carbonatos insaturados de las profundidades oceánicas. El único factor global es el aumento de la temperatura, y parece que toda la culpa recae sobre este elemento. Las extinciones regionales del Atlántico norte son atribuidas, en general, al alto nivel de anoxia en las profundidades de sus aguas.[20]​[35]​

El incremento de los niveles de CO2 produjo una acidificación de las aguas superficiales, lo que resultó extremadamente nocivo para los corales.[36]​ Se ha demostrado experimentalmente que también resulta muy perjudicial para el plancton calcáreo.[37]​ Sin embargo, los ácidos usados en el laboratorio para simular el aumento natural de la acidez que resultarían del aumento de las concentraciones de CO2 podrían haber arrojado resultados engañosos. Prueba de ello son los cocolitóforos (al menos Emiliania huxleyi), los cuales se volvieron más abundantes en aguas acidificadas.[38]​ Curiosamente, al nanoplancton calcáreo no se le atribuye ningún cambio en su distribución por la acidificación durante el MTPE, como sí ocurrió con los cocolitóforos.[38]​ La acidificación, en cambio, dio lugar a un importante aumento de algas calcificadas,[39]​ y también, aunque en menor medida, de foraminíferos calcáreos.[40]​

El aumento de los mamíferos es otro aspecto interesante. No se han hallado pruebas de ningún aumento en la tasa de extinción entre los organismos terrestres. Muchos de los principales órdenes de mamíferos, incluyendo los artiodáctilos, los caballos y los primates, surgieron rápidamente y se propagaron por todo el planeta entre 13 000 y 22 000 años después del inicio del MTPE.[41]​[42]​ Esta diversificación y dispersión de los primates fue un aspecto clave para la evolución humana.

Causas y teorías

Existen multitud de causas que pudieron provocar o intensificar el MTPE, por lo que resulta complicado averiguar claramente cuáles de ellas tuvieron mayor repercusión. Las temperaturas globales aumentaron a un ritmo constante en todo el planeta, provocando una serie de sucesos agravados por mecanismos de retroalimentación positiva. Para poder determinar estos factores, se ha recurrido al balance de masa del isótopo del carbono, pues el carbono puede variar su ciclo en períodos relativamente cortos. La concentración relativa de carbono-13 descendió entre –2 ‰ y –3 ‰, y analizando las reservas de carbono, se puede considerar qué masa de la reserva sería necesaria para producir el efecto. El único supuesto del que se parte es que la masa de carbono contenida tanto en la atmósfera como en los océanos durante el Paleógeno era la misma que la actual, algo que resulta verdaderamente difícil de confirmar.

Actividad volcánica

Para que se produjera dicha perturbación en la concentración de carbono-13, según esta teoría los volcanes deberían haber expulsado cerca de 1500 gigatoneladas de carbono durante los dos períodos de 1000 años. Para una visión más comprensible de esta cifra: se trata de una tasa 200 veces superior a la del resto del Paleógeno, aunque dicha suma es improbable, pues no se han encontrado indicios de una actividad volcánica de tal magnitud en toda la historia de la Tierra. Sin embargo, cerca de un millón de años antes del MTPE, una importante actividad volcánica comenzó a asolar el este de Groenlandia, aunque por sí sola no puede explicar la rapidez con la que tuvo lugar el calentamiento. Incluso en el caso de que las 1500 gigatoneladas hubiesen sido expulsadas repentinamente de una sola vez, se necesitarían otros factores que hubiesen dado lugar a mecanismos de retroalimentación positiva para producir la alteración que se ha observado en el isótopo del carbono.

Por otra parte, se ha sugerido que los aumentos repentinos de la actividad volcánica estuvieron asociados a la actividad del rift continental oceánico, que expulsó magma caliente sobre los sedimentos ricos en carbono, lo que hubiera desencadenado la liberación del metano.[43]​ Otras fases mucho más tardías de la actividad volcánica habrían causado la expulsión de mayor cantidad de gas metano, provocando otros períodos de calentamiento global durante el Eoceno, como el ETM2 (siglas inglesas de Máximo térmico del Eoceno 2, comúnmente evento Elmo).[20]​

Liberación de gas metano

 
Clatratos de metano en plena combustión. En ella se produce agua y dióxido de carbono en abundantes cantidades, siendo con toda probabilidad una de las causas principales del MTPE.

Ninguna de las teorías permite explicar, por sí sola, la excursión del isótopo carbono-13 y el calentamiento que tuvo lugar durante el MTPE. El mecanismo de realimentación que pudo amplificar más la perturbación inicial fueron los clatratos, según la llamada hipótesis del fusil de clatratos. El metano, que se acumula de forma continua en los sedimentos de los fondos oceánicos debido a la descomposición orgánica, es estable en el agua; por encima de una presión determinada y a temperaturas bajas forma cúmulos en estado sólido. Si la temperatura se incrementa, la configuración deja de ser estable a una presión dada, y los clatratos se disocian, causando la liberación del gas metano a la atmósfera. Dado que los clatratos poseen un 60 ‰ menos de la concentración de carbono-13 con respecto a la de la atmósfera, pequeñas cantidades de estos materiales podrían producir grandes variaciones relativas de carbono-13. Además, el metano es un potente gas invernadero, unas ocho veces más eficaz que el dióxido de carbono, por lo que, al ser expulsado hacia la atmósfera, pudo causar un gran calentamiento global que, a su vez, calentara los océanos y diera lugar a más emisiones de metano, desestabilizando el sistema. Se ha calculado que el océano habría tardado unos 2300 años en alcanzar la temperatura que permitiera disociar los clatratos de su fondo, aunque este cálculo está basado en una serie de supuestos.[44]​

Para que esta hipótesis sea válida, los océanos deberían mostrar signos de calentamiento antes de la excursión del isótopo del carbono, pues el metano tarda un tiempo hasta que logra incorporarse a la atmósfera. Hasta hace relativamente poco tiempo, las pruebas mostraban que ambos picos eran simultáneos, restando apoyo a la teoría. Sin embargo, estudios recientes han logrado detectar un breve lapso de tiempo entre el calentamiento inicial y la disminución relativa de carbono-13.[45]​ Algunos paleotermómetros, como el TEX86, también coinciden en que el calentamiento sucedió unos 3000 años antes de la disminución relativa del isótopo del carbono.[23]​ Sin embargo, el agua oceánica más profunda no parece evidenciar este intervalo de tiempo.

Los análisis de estos registros revelan otro hecho interesante: los foraminíferos planctónicos grabaron pequeños cambios en los valores de los isótopos antes que los foraminíferos bentónicos, que habitan en los sedimentos de los océanos. Los caparazones de estos organismos recogen estas variaciones al oxidarse, por lo que una liberación gradual de gas metano en el fondo oceánico tendría que haber oxidado primero los caparazones de los foraminíferos bentónicos. El hecho de que los foraminíferos planctónicos fueran los primeros en mostrar estos signos de oxidación se debe a que el metano fue liberado tan rápidamente que su oxidación agotó todo el oxígeno del fondo oceánico, permitiendo que, después de esto, el metano alcanzase la atmósfera sin oxidarse, donde reaccionaría con el oxígeno atmosférico. De este análisis se deduce que el proceso de liberación del metano duró aproximadamente 10 000 años.[45]​

Impacto de cometa

 
Las variaciones orbitales muestran la relación entre la excentricidad orbital (azul) y las temperaturas (negro). Una teoría propone esta relación como una de las causantes del MTPE.

Otra teoría afirma que un cometa rico en carbono-12 impactó sobre la superficie terrestre e inició el calentamiento global.[46]​ Incluso suponiendo que el tamaño del cometa se encontrara en el límite para que la catástrofe no dejara huella sobre el planeta (según la teoría unos 10 km), y que después del suceso se produjeran procesos de retroalimentación, todavía serían necesarias 100 gigatoneladas de carbono extra que tendrían que provenir de actividades terrestres. Sin embargo, esta teoría todavía posee algunas cuestiones sin resolver y no explica al detalle todo lo acontecido. Según la teoría, el cometa habría causado la formación de una capa arcillosa de 9 metros de espesor tremendamente magnetizada, pero otras fuentes creen que esta capa se formó a un ritmo demasiado lento como para que fuera consecuencia del impacto, atribuyendo su creación a las bacterias, que prosperaron durante el calentamiento.[23]​ Por otra parte, la anomalía del iridio (indicador fiable de impactos sobre el planeta) que se ha observado en España es demasiado reducida como para confirmar el impacto del cometa.[47]​

Ciclos orbitales

Debido a la existencia de otros cambios climáticos de escala global, como el ETM2 (evento Elmo), se ha formulado la hipótesis de que estos cambios se repiten de forma regular, y que son consecuencia de las variaciones orbitales en la excentricidad de la órbita terrestre. La proximidad al Sol hizo que la radiación solar aumentase, y con ello la temperatura, traspasando así el umbral para dar rienda suelta a los diversos procesos de retroalimentación positiva.[15]​

Quema de turba

Se llegó a postular una teoría que afirmaba que el MTPE fue provocado por la combustión de grandes cantidades de turba, un material orgánico rico en carbono. Sin embargo, para producir la disminución relativa de carbono-13 que tuvo lugar, sería necesario que se quemara el 90 % de la biomasa terrestre de aquel entonces. Dado que durante el MTPE las plantas crecieron desenfrenadamente, esta teoría ha quedado refutada.[48]​

Período de recuperación

El registro del isótopo carbono-13 muestra un tiempo de recuperación de entre 30 000[22]​ y 150 000 años,[21]​ un período relativamente corto si lo comparamos con la permanencia del carbono en la atmósfera actual (entre 100 000 y 200 000 años). Cualquier explicación satisfactoria de este rápido tiempo de recuperación debe incluir un efectivo mecanismo de retroalimentación.[49]​

El modo más probable de recuperación vendría dado por un incremento en la productividad biológica, transportando rápidamente el carbono hacia el fondo oceánico. Esto contaría con la ayuda de las altas temperaturas globales y con los altos niveles de CO2, así como con un incremento de los suministros de nutrientes (las altas temperaturas y las elevadas precipitaciones causarían una gran erosión continental, y la actividad volcánica pudo haber proporcionado más nutrientes). Una prueba del aumento de la productividad biológica podría ser el bario,[49]​ sin embargo, el aumento de este elemento podría también deberse a la liberación del bario disuelto junto con el metano del fondo oceánico.[50]​ Además, la diversificación evidencia que la productividad aumentó sobre todo en las zonas costeras, donde la flora marina permaneció caliente y fértil, contrarrestando la reducción de la productividad en los fondos oceánicos.[40]​

Véase también

Referencias

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Enlaces externos

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Abril 24, 2022
máximo, térmico, paleoceno, eoceno, máximo, térmico, paleoceno, eoceno, mtpe, petm, inglés, llamado, también, máximo, térmico, eoceno, inicial, máximo, térmico, paleoceno, superior, brusco, cambio, climático, marcó, paleoceno, inicio, eoceno, hace, millones, a. El maximo termico del Paleoceno Eoceno MTPE PETM en ingles llamado tambien maximo termico del Eoceno Inicial o maximo termico del Paleoceno Superior 1 fue un brusco cambio climatico que marco el fin del Paleoceno y el inicio del Eoceno hace 55 8 millones de anos Se trata de uno de los periodos de cambio climatico mas significativos de la era Cenozoica que altero la circulacion oceanica y la atmosferica provocando la extincion de multitud de generos de foraminiferos bentonicos y causando grandes cambios en los mamiferos terrestres que marcaron la aparicion de los linajes actuales La grafica muestra la evolucion del clima durante los ultimos sesenta y cinco millones de anos El maximo termico del Paleoceno Eoceno esta resaltado en rojo y probablemente se encuentra subestimado en un factor de entre 2 y 4 a causa de una estimacion imprecisa en el muestreo de datos En apenas 20 000 anos la temperatura media terrestre aumento en 6 C con un correspondiente aumento del nivel del mar asi como un calentamiento de los oceanos 2 A pesar de que el calentamiento pudo desencadenarse por multitud de causas se cree que las principales fueron la intensa actividad volcanica y la liberacion del metano que se encontraba almacenado en los clatratos de los sedimentos oceanicos que libero a la atmosfera grandes cantidades de carbono empobrecido en el isotopo carbono 13 Ademas las concentraciones atmosfericas de CO2 aumentaron de forma significativa perturbando su ciclo y causando la elevacion de la lisoclina La disminucion del oxigeno disuelto en el agua marina a la postre provoco la mayoria de las extinciones marinas Indice 1 Escenario 1 1 Nombre 1 2 Escenario temporal 1 3 Distribucion de masas oceanicas y continentales 2 Evidencias y cronologia 3 Efectos 3 1 Clima 3 2 Oceanos 3 3 Flora y fauna 4 Causas y teorias 4 1 Actividad volcanica 4 2 Liberacion de gas metano 4 3 Impacto de cometa 4 4 Ciclos orbitales 4 5 Quema de turba 5 Periodo de recuperacion 6 Vease tambien 7 Referencias 8 Enlaces externos 8 1 En espanol 8 2 En inglesEscenario EditarNombre Editar En un primer momento y a falta de dataciones precisas el MTPE se ubico a finales del Paleoceno 3 denominandose Maximo Termico del Paleoceno Superior LPTM en ingles 1 4 5 6 Sin embargo posteriormente el nombre que adoptaron la mayoria de los textos fue el de Maximo Termico del Paleoceno Eoceno ya que el limite entre ambas epocas fue definido oficialmente coincidiendo con el instante de mayor aumento de carbono 12 siendo este hecho la causa del suceso climatico en cuestion 7 8 No obstante en otras publicaciones creen mas conveniente utilizar el nombre de Maximo Termico del Eoceno Inicial ya que las temperaturas maximas absolutas se alcanzan al inicio de este periodo con posterioridad a la liberacion de carbono 12 a la atmosfera 9 10 11 Escenario temporal Editar Teniendo en cuenta las incertidumbres en la datacion radiometrica el maximo termico del Paleoceno Eoceno tuvo lugar entre 55 8 y 55 0 millones de anos antes de nuestra era 8 12 13 14 15 16 Duro aproximadamente 20 000 anos y vino precedido de un periodo mas amplio de seis millones de anos de calentamiento global gradual que se inicio a mediados del Paleoceno 17 y llego a su maxima expresion en el denominado optimo Climatico del Eoceno varios millones de anos despues del MTPE Sin embargo durante este periodo existieron tambien varios eventos de enfriamiento como el evento Elmo en Eocene Thermal Maximum 2 Durante los primeros 10 000 anos del MTPE se estima que fueron liberadas en los oceanos y en la atmosfera entre 1500 y 2000 gigatoneladas de carbono 2 Gt ano 18 tasa de emision cuatro veces menor que la emitida en 2005 por la actividad humana 7 8 Gt ano 19 Distribucion de masas oceanicas y continentales Editar Durante el Eoceno la situacion de las tierras emergidas era distinta a la actual debido a la deriva de los continentes El istmo de Panama no actuaba aun de puente entre America del Norte y America del Sur por lo que existia una comunicacion entre el oceano Atlantico y el Pacifico Por otra parte el mar de Hoces se obstruyo impidiendo el aislamiento termico de la Antartida Este hecho junto con los altos niveles de CO2 sugiere que el planeta carecia de hielo por aquel entonces casi en su totalidad 17 Evidencias y cronologia EditarLa prueba mas solida para ratificar la existencia del cambio climatico es proporcionada por la variacion negativa en el registro del carbono 13 el isotopo mas comun del carbono con una excursion negativa subita y pronunciada de entre 2 y 3 13 Esta inyeccion masiva de carbono empobrecido en carbono 13 implica la liberacion de grandes cantidades de carbono 12 como minimo 6800 gigatoneladas sobre la atmosfera y los oceanos durante los 20 000 anos que se prolongo 20 La cronologia de la disminucion relativa de carbono 13 en el MTPE se ha calculado de dos maneras distintas complementarias entre si La mas importante de ellas es la ODP Core 690 realizada en el mar de Weddell pues el periodo esta casi exclusivamente basado en este registro aunque inicialmente fue calculado mediante una aproximacion tomando en cuenta una tasa constante de sedimentacion 21 Mas tarde surgio otro modelo distinto asumiendo que el flujo del helio 3 es constante pues este isotopo del helio es producido por el Sol constantemente y no hay razones para creer que se produjeran grandes cambios en las fluctuaciones del viento solar durante aquel breve periodo 22 Ambos modelos tienen sus carencias pero coinciden en las cuestiones mas importantes Entre los puntos en los que coinciden cabe destacar que ambos estan de acuerdo en que la liberacion del carbono se produjo en dos etapas cada una con una duracion aproximada de 1000 anos separadas por un periodo de unos 20 000 anos Los modelos divergen sobre todo en las estimaciones del tiempo de recuperacion que oscilan entre los 150 000 para el primero 21 y 30 000 anos para el segundo modelo 22 Otras teorias sugieren que el calentamiento tuvo lugar 3000 anos antes de la liberacion del carbono 12 aunque las causas iniciales continuan siendo inciertas 23 Se han realizado estudios en el Pirineo espanol que confirman el aumento de CO2 durante el MTPE 24 Efectos EditarClima Editar Grafico que muestra el registro de temperaturas del fondo oceanico El maximo termico del Paleoceno Eoceno esta representado mediante las siglas MTPE La temperatura media del planeta aumento en 6 C de forma drastica en un periodo de apenas 20 000 anos Este calculo se basa en los valores de magnesio calcio y en la concentracion del isotopo oxigeno 18 que es el recurso mas utilizado para calcular temperaturas en el Eoceno ya que debido al escaso hielo los calculos ganan en seguridad al permanecer constante la concentracion de oxigeno 18 oceanico 25 Otros analisis centrados en la composicion de la flora asi como de la forma y tamano de sus hojas arrojan un resultado similar aumento de 5 C ademas de revelar que al inicio del MTPE las precipitaciones fueron escasas pero que con el tiempo fueron aumentando progresivamente 26 Debido al ascenso de las temperaturas los escasos hielos comenzaron a derretirse provocando la reduccion del albedo lo que a su vez produjo un ascenso de las temperaturas en un proceso de retroalimentacion positiva Esto causo que el incremento de temperatura fuera mayor en los polos alcanzando temperaturas medias anuales de entre 10 y 20 C 27 El calentamiento del agua de la superficie del oceano Artico fue tal que llego a albergar formas de vida propias de los tropicos como los dinoflagelados alcanzando temperaturas mayores de 22 C 28 No solo aumento la temperatura sino que tambien lo hizo la humedad debido al incremento de la tasa de evaporacion mas acusada en los tropicos Un isotopo del hidrogeno el deuterio 2H revela que esta humedad fue transportada hacia los polos explicando asi las intensas lluvias que tuvieron lugar en el oceano Artico 29 Oceanos Editar Debido al escaso hielo el nivel del mar ascendio significativamente debido al incremento de la temperatura Prueba de ello es el desplazamiento de los palinomorfos particulas del tamano de un grano de polen del oceano Artico que reflejan una disminucion de la materia organica terrestre en comparacion con la materia organica marina 28 A comienzos del MTPE el patron de la circulacion oceanica cambio radicalmente en un periodo inferior a 5000 anos La direccion de la circulacion se revirtio causando por ejemplo que en el oceano Atlantico la corriente del fondo fluyera desde el norte hacia el sur cuando siempre habia ocurrido a la inversa Estos efectos perduraron al menos 40 000 anos Este cambio en el flujo de agua caliente a las profundidades oceanicas agravo el calentamiento La composicion quimica de los oceanos tambien se vio alterada enormemente 30 En varias partes de la mayoria de los oceanos especialmente en el norte del oceano Atlantico la bioturbacion la reexposicion de material generalmente toxico que se encuentra almacenado bajo los sedimentos resultaba casi inexistente Esto podria deberse al cambio de la circulacion oceanica que causo que el fondo oceanico aumentase su temperatura y con ello que apenas albergara oxigeno anoxia Sin embargo en algunos lugares de los oceanos la bioturbacion no ceso 31 Otro efecto del MTPE sobre el medio oceanico fue la elevacion del limite de la lisoclina 32 La lisoclina indica la profundidad a la cual se disuelve espontaneamente el carbonato en los oceanos Hoy en dia dicho limite se encuentra a 4 km por debajo de la superficie oceanica cifra muy similar a la media de profundidad de los oceanos Esta profundidad depende entre otros factores de la temperatura y de la cantidad de CO2 disuelto por lo que ambos factores elevaron la lisoclina cada vez mas hacia la superficie oceanica provocando la disolucion de los carbonatos de las aguas profundas 33 Esta acidificacion de las aguas profundas se puede observar en los estratos del suelo oceanico si la bioturbacion no ha sido especialmente activa ya que en ese caso las pruebas se destruirian pues muestra un cambio bastante acusado pasando desde carbonatos con un color grisaceo a carbonatos rojizos y arcillosos para despues volver de nuevo a los grisaceos 34 Estas evidencias se muestran mucho mas claras en el norte del oceano Atlantico que en cualquier otro de lo que se deduce que la acidificacion fue mucho mas acusada alli En algunas zonas del sureste del Atlantico la lisoclina llego a elevarse 2 km en tan solo unos miles de anos 31 Flora y fauna Editar Vista al microscopio del foraminifero bentonico Ammonia tepida Este grupo de organismos fue perjudicado durante el maximo termico del Paleoceno Eoceno El MTPE produjo la extincion del 35 50 de los foraminiferos bentonicos en un lapso de 1000 anos porcentaje mas elevado que en la extincion masiva del Cretacico Terciario acontecida unos 10 millones de anos antes En contraposicion los foraminiferos planctonicos se diversificaron y los dinoflagelados y mamiferos prosperaron Tambien cabe destacar el auge de las bacterias 23 Es dificil dar una explicacion de las extinciones de los organismos del fondo marino ya que muchas de ellas fueron solamente regionales afectando principalmente a aquellos distribuidos al norte del oceano Atlantico Esto significa que al contrario que la temperatura no se pueden formular hipotesis generales de la reduccion del oxigeno o de la corrosividad del carbono debido a los carbonatos insaturados de las profundidades oceanicas El unico factor global es el aumento de la temperatura y parece que toda la culpa recae sobre este elemento Las extinciones regionales del Atlantico norte son atribuidas en general al alto nivel de anoxia en las profundidades de sus aguas 20 35 El incremento de los niveles de CO2 produjo una acidificacion de las aguas superficiales lo que resulto extremadamente nocivo para los corales 36 Se ha demostrado experimentalmente que tambien resulta muy perjudicial para el plancton calcareo 37 Sin embargo los acidos usados en el laboratorio para simular el aumento natural de la acidez que resultarian del aumento de las concentraciones de CO2 podrian haber arrojado resultados enganosos Prueba de ello son los cocolitoforos al menos Emiliania huxleyi los cuales se volvieron mas abundantes en aguas acidificadas 38 Curiosamente al nanoplancton calcareo no se le atribuye ningun cambio en su distribucion por la acidificacion durante el MTPE como si ocurrio con los cocolitoforos 38 La acidificacion en cambio dio lugar a un importante aumento de algas calcificadas 39 y tambien aunque en menor medida de foraminiferos calcareos 40 El aumento de los mamiferos es otro aspecto interesante No se han hallado pruebas de ningun aumento en la tasa de extincion entre los organismos terrestres Muchos de los principales ordenes de mamiferos incluyendo los artiodactilos los caballos y los primates surgieron rapidamente y se propagaron por todo el planeta entre 13 000 y 22 000 anos despues del inicio del MTPE 41 42 Esta diversificacion y dispersion de los primates fue un aspecto clave para la evolucion humana Causas y teorias EditarExisten multitud de causas que pudieron provocar o intensificar el MTPE por lo que resulta complicado averiguar claramente cuales de ellas tuvieron mayor repercusion Las temperaturas globales aumentaron a un ritmo constante en todo el planeta provocando una serie de sucesos agravados por mecanismos de retroalimentacion positiva Para poder determinar estos factores se ha recurrido al balance de masa del isotopo del carbono pues el carbono puede variar su ciclo en periodos relativamente cortos La concentracion relativa de carbono 13 descendio entre 2 y 3 y analizando las reservas de carbono se puede considerar que masa de la reserva seria necesaria para producir el efecto El unico supuesto del que se parte es que la masa de carbono contenida tanto en la atmosfera como en los oceanos durante el Paleogeno era la misma que la actual algo que resulta verdaderamente dificil de confirmar Actividad volcanica Editar Para que se produjera dicha perturbacion en la concentracion de carbono 13 segun esta teoria los volcanes deberian haber expulsado cerca de 1500 gigatoneladas de carbono durante los dos periodos de 1000 anos Para una vision mas comprensible de esta cifra se trata de una tasa 200 veces superior a la del resto del Paleogeno aunque dicha suma es improbable pues no se han encontrado indicios de una actividad volcanica de tal magnitud en toda la historia de la Tierra Sin embargo cerca de un millon de anos antes del MTPE una importante actividad volcanica comenzo a asolar el este de Groenlandia aunque por si sola no puede explicar la rapidez con la que tuvo lugar el calentamiento Incluso en el caso de que las 1500 gigatoneladas hubiesen sido expulsadas repentinamente de una sola vez se necesitarian otros factores que hubiesen dado lugar a mecanismos de retroalimentacion positiva para producir la alteracion que se ha observado en el isotopo del carbono Por otra parte se ha sugerido que los aumentos repentinos de la actividad volcanica estuvieron asociados a la actividad del rift continental oceanico que expulso magma caliente sobre los sedimentos ricos en carbono lo que hubiera desencadenado la liberacion del metano 43 Otras fases mucho mas tardias de la actividad volcanica habrian causado la expulsion de mayor cantidad de gas metano provocando otros periodos de calentamiento global durante el Eoceno como el ETM2 siglas inglesas de Maximo termico del Eoceno 2 comunmente evento Elmo 20 Liberacion de gas metano Editar Clatratos de metano en plena combustion En ella se produce agua y dioxido de carbono en abundantes cantidades siendo con toda probabilidad una de las causas principales del MTPE Ninguna de las teorias permite explicar por si sola la excursion del isotopo carbono 13 y el calentamiento que tuvo lugar durante el MTPE El mecanismo de realimentacion que pudo amplificar mas la perturbacion inicial fueron los clatratos segun la llamada hipotesis del fusil de clatratos El metano que se acumula de forma continua en los sedimentos de los fondos oceanicos debido a la descomposicion organica es estable en el agua por encima de una presion determinada y a temperaturas bajas forma cumulos en estado solido Si la temperatura se incrementa la configuracion deja de ser estable a una presion dada y los clatratos se disocian causando la liberacion del gas metano a la atmosfera Dado que los clatratos poseen un 60 menos de la concentracion de carbono 13 con respecto a la de la atmosfera pequenas cantidades de estos materiales podrian producir grandes variaciones relativas de carbono 13 Ademas el metano es un potente gas invernadero unas ocho veces mas eficaz que el dioxido de carbono por lo que al ser expulsado hacia la atmosfera pudo causar un gran calentamiento global que a su vez calentara los oceanos y diera lugar a mas emisiones de metano desestabilizando el sistema Se ha calculado que el oceano habria tardado unos 2300 anos en alcanzar la temperatura que permitiera disociar los clatratos de su fondo aunque este calculo esta basado en una serie de supuestos 44 Para que esta hipotesis sea valida los oceanos deberian mostrar signos de calentamiento antes de la excursion del isotopo del carbono pues el metano tarda un tiempo hasta que logra incorporarse a la atmosfera Hasta hace relativamente poco tiempo las pruebas mostraban que ambos picos eran simultaneos restando apoyo a la teoria Sin embargo estudios recientes han logrado detectar un breve lapso de tiempo entre el calentamiento inicial y la disminucion relativa de carbono 13 45 Algunos paleotermometros como el TEX86 tambien coinciden en que el calentamiento sucedio unos 3000 anos antes de la disminucion relativa del isotopo del carbono 23 Sin embargo el agua oceanica mas profunda no parece evidenciar este intervalo de tiempo Los analisis de estos registros revelan otro hecho interesante los foraminiferos planctonicos grabaron pequenos cambios en los valores de los isotopos antes que los foraminiferos bentonicos que habitan en los sedimentos de los oceanos Los caparazones de estos organismos recogen estas variaciones al oxidarse por lo que una liberacion gradual de gas metano en el fondo oceanico tendria que haber oxidado primero los caparazones de los foraminiferos bentonicos El hecho de que los foraminiferos planctonicos fueran los primeros en mostrar estos signos de oxidacion se debe a que el metano fue liberado tan rapidamente que su oxidacion agoto todo el oxigeno del fondo oceanico permitiendo que despues de esto el metano alcanzase la atmosfera sin oxidarse donde reaccionaria con el oxigeno atmosferico De este analisis se deduce que el proceso de liberacion del metano duro aproximadamente 10 000 anos 45 Impacto de cometa Editar Las variaciones orbitales muestran la relacion entre la excentricidad orbital azul y las temperaturas negro Una teoria propone esta relacion como una de las causantes del MTPE Otra teoria afirma que un cometa rico en carbono 12 impacto sobre la superficie terrestre e inicio el calentamiento global 46 Incluso suponiendo que el tamano del cometa se encontrara en el limite para que la catastrofe no dejara huella sobre el planeta segun la teoria unos 10 km y que despues del suceso se produjeran procesos de retroalimentacion todavia serian necesarias 100 gigatoneladas de carbono extra que tendrian que provenir de actividades terrestres Sin embargo esta teoria todavia posee algunas cuestiones sin resolver y no explica al detalle todo lo acontecido Segun la teoria el cometa habria causado la formacion de una capa arcillosa de 9 metros de espesor tremendamente magnetizada pero otras fuentes creen que esta capa se formo a un ritmo demasiado lento como para que fuera consecuencia del impacto atribuyendo su creacion a las bacterias que prosperaron durante el calentamiento 23 Por otra parte la anomalia del iridio indicador fiable de impactos sobre el planeta que se ha observado en Espana es demasiado reducida como para confirmar el impacto del cometa 47 Ciclos orbitales Editar Debido a la existencia de otros cambios climaticos de escala global como el ETM2 evento Elmo se ha formulado la hipotesis de que estos cambios se repiten de forma regular y que son consecuencia de las variaciones orbitales en la excentricidad de la orbita terrestre La proximidad al Sol hizo que la radiacion solar aumentase y con ello la temperatura traspasando asi el umbral para dar rienda suelta a los diversos procesos de retroalimentacion positiva 15 Quema de turba Editar Se llego a postular una teoria que afirmaba que el MTPE fue provocado por la combustion de grandes cantidades de turba un material organico rico en carbono Sin embargo para producir la disminucion relativa de carbono 13 que tuvo lugar seria necesario que se quemara el 90 de la biomasa terrestre de aquel entonces Dado que durante el MTPE las plantas crecieron desenfrenadamente esta teoria ha quedado refutada 48 Periodo de recuperacion EditarEl registro del isotopo carbono 13 muestra un tiempo de recuperacion de entre 30 000 22 y 150 000 anos 21 un periodo relativamente corto si lo comparamos con la permanencia del carbono en la atmosfera actual entre 100 000 y 200 000 anos Cualquier explicacion satisfactoria de este rapido tiempo de recuperacion debe incluir un efectivo mecanismo de retroalimentacion 49 El modo mas probable de recuperacion vendria dado por un incremento en la productividad biologica transportando rapidamente el carbono hacia el fondo oceanico Esto contaria con la ayuda de las altas temperaturas globales y con los altos niveles de CO2 asi como con un incremento de los suministros de nutrientes las altas temperaturas y las elevadas precipitaciones causarian una gran erosion continental y la actividad volcanica pudo haber proporcionado mas nutrientes Una prueba del aumento de la productividad biologica podria ser el bario 49 sin embargo el aumento de este elemento podria tambien deberse a la liberacion del bario disuelto junto con el metano del fondo oceanico 50 Ademas la diversificacion evidencia que la productividad aumento sobre todo en las zonas costeras donde la flora marina permanecio caliente y fertil contrarrestando la reduccion de la productividad en los fondos oceanicos 40 Vease tambien EditarHipotesis del fusil de clatratos Evento AzollaReferencias Editar a b Katz M 1999 The Source and Fate of Massive Carbon Input During the Late Paleocene Thermal Maximum Science 286 Noviembre pp 1531 1533 Kennett J P Stott L D 1991 Abrupt deep sea warming palaeoceanographic changes and benthic extinctions at the end of the Palaeocene Nature 353 pp 225 229 Berggren W A Kent D V Swisher C C Aubry M P 1995 Geochronology Time Scales and Global Stratigraphic Correlation SEPM Society for Sedimentary Geology ISBN 1 56576 024 7 Zachos J C Lohmann K C Walker J C G Wise S W 1993 Abrupt climate change and transient climates during the Palaeogene A marine perspective Journal of 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